close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

- МИИГАиК

код для вставкиСкачать
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Московский государственный университет геодезии и картографии" (МИИГАиК)
На правах рукописи
ЖЕЛЕЗНЯКОВ ВЛАДИМИР АНДРЕЕВИЧ
Разработка методики геоинформационного
обеспечения оперативного обновления
электронных карт большого объёма с
использованием банка пространственных
данных
Специальность 25.00.35 – Геоинформатика
Диссертация на соискание учёной степени
кандидата технических наук
Научный руководитель:
доктор технических наук,
профессор В.Я.Цветков
Москва - 2014
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ............................................................................................................... 4
СПИСОК ОПРЕДЕЛЕНИЙ .............................................................................................................. 5
Введение ............................................................................................................................................. 8
1. Информационное обеспечение пространственных данных .................................................... 12
1.1. Обзор ГИС .......................................................................................................................... 12
1.2. Современное состояние информационного обеспечения банка пространственных
данных ........................................................................................................................................ 19
1.3. Обзор основных современных средств и методов картографирования и получения
информации ............................................................................................................................... 22
1.3.1. Фонды ......................................................................................................................... 23
1.3.2. Данные ДЗЗ ................................................................................................................ 24
1.3.3. GPS/ГЛОНАСС .......................................................................................................... 24
1.3.3. Получение, обновление и обмен пространственными данными. ......................... 26
2. Разработка методов доступа и обновления банка пространственных данных...................... 29
2.1. Инкрементальный подход к проектированию банка пространственных данных ...... 30
2.2. Методика получения данных ДЗЗ для ГИС из Интернет - источников ....................... 36
2.3. Методика получения данных c GPS и ГЛОНАСС устройств для ГИС ........................ 43
2.4. Методика получение данных из фондов и применение стандартов OGC для обмена
пространственными данными. ................................................................................................. 45
2.4.1. Применение международного стандарта OGS WMS ............................................. 45
2.4.2. Применение международного стандарта OGS WFS .............................................. 51
2.4.3. Применение международного стандарта OGC WCS. ............................................ 61
2.4.4. Получение данных из фондов. ................................................................................. 65
2.5. Применение международных стандартов OGC для обмена и предоставления
пространственной информацией. ............................................................................................ 66
2.6. Организация распределенного доступа к данным, их хранение и накопление ........... 68
2.7. Публикация информации в закрытых сетях и сетях Интернет. .................................... 70
2.8. Формирование тайловой структуры пространственных данных .................................. 75
2.9. Автоматическое интеллектуальное обновление данных ............................................... 77
2.10. Концептуально функциональная модель применения БПД. ....................................... 85
3. Реализация и апробация на примере программного обеспечения обработки и создания
пространственных данных ЗАО «КБ Панорама». ........................................................................ 89
3.1. ГИС Карта 2011 .................................................................................................................. 89
3.2 ГИС Сервер........................................................................................................................ 105
3
3.3 GIS WebServer ................................................................................................................... 107
3.4 ImageryCreator ................................................................................................................... 108
3.5 Сравнение аналогов и прототипов .................................................................................. 110
Заключение..................................................................................................................................... 114
Список литературы ........................................................................................................................ 115
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 .......................................................................................................................... 126
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 .......................................................................................................................... 131
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 .......................................................................................................................... 136
4
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АИС
Автоматическая интелектуальная система
АКС
Автоматизированная кадастровая система
АСК
Автоматизированная система картографирования
БД
База данных
БПД
Банк пространственных данных
ГИС
Геоинформационная система
ДЗЗ
Дистанционное зондирование Земли
ЗИС
Земельная информационная система
ИР
Информационные ресурсы
ИС
Информационная система
ИТ
Информационная технология
ООП
Объектно-ориентированное программирование
ПО
Программное обеспечение
САПР
Система автоматизированного проектирования
СКИ
Система картографической информации
СЭК
Система электронных карт
СЦК
Система цифровых карт
УС
Управляющая система
ЦК
Цифровая карта
ЦКИ
Цифровая картографическая информация
ЦКМ
Цифровая картографическая модель
ЦММ
Цифровая модель местности
ЦМР
Цифровая матрица рельефа
ЭК
Электронная карта
ЭП
Электронный план
5
СПИСОК ОПРЕДЕЛЕНИЙ
Адаптивность – способность приспособления системы к внешним условиям.
Адаптивный алгоритм — алгоритм, который пытается выдать лучшие результаты
путём постоянной подстройки под входные данные.
База данных - совокупность данных представленная в объективной форме и
систематизированная таким образом, чтобы они могли быть найдены с помощью ЭВМ.
Банк
пространственных данных
- это совокупность
специальным образом
организованных данных (баз данных), программных, технических средств, предназначенных
для обеспечения централизованного накопления и использования данных.
Геоинформационная система - специализированная информационная система,
предназначенная для работы на интегрированной основе с геопространственными и
различными по содержанию семантическими данными и выполняющая ввод, хранение,
обработку и вывод геопространственной информации по запросам пользователей [73].
Инкрементный доход (Incremental Revenue) - добавочный доход - в сумме либо во
времени в результате выбора альтернативного образа действий.
Инкрементное планирование (Incremental Budgeting) - планирование методом
приращений - Процесс формирования бюджета на основе показателей прошлых бюджетов,
которые корректируются на суммы положительных или отрицательных приращений.
Инкрементальное копирование информации
- копирование информации путем
добавления только изменений к хранимому файлу.
Инкрементальное
обновление хранилища - Обновление хранилища с дочерних
хранилищ на основе консолидации метаописания центрального сервера с метаописаниями
дочерних хранилищ.
Инкрементальное
обновление репозитария -
обновелия его метаописания путем
обновление репозитария на основе
инкрементальногог один или более раз в сутки сбора
метаописаний дочерних репозитариев.
Инкрементный поиск. В режиме инкрементного поиска после ввода очередного
символа автоматически осуществляется установка на первую запись, удовлетворяющую
текущему тексту поиска. Эта процедура имеет место в большинстве Интернет ресурсов.
Инкрементальное обновление многомерной базы данных (incremental update) - самый
быстрый вариант, который подгружает в куб БД только новые данные, появившиеся в
реляционной базе с момента последней полной обработки или обновления.
6
В программировании инкрементом (инкрементированием) называется увеличение на
единицу. Запись - к := к + 1 - называется инкрементом и, соответственно – к := к – 1 –
декрементом.
Инкрементальным [Кристофидес, 1978] называется такой граф G  ( )  ( X  , A ) , в
котором
множество
вершин
X  X ,
множество
A  A1  A2 ,
ребер
где



A1  {( xi , x j ) | ij  qij } , i, j  {1,2, ..., n} , причем пропускная способность дуги ( xi , x j )  A1
равна qij  qij   ij , и A2  {( x j , xi ) |  ij  0} , i, j  {1,2, ..., n} , причем пропускная способность



дуги ( x j , xi )  A2 равна qij   ij .
Инкрементальные
пропускные
способности
графа
состоят
в
возможности
наращивания интенсивности потока при сохранении структуры графа.
Инкрементная компиляция - компиляция, которая
позволяет вместо компиляция
целых модулей перекомпилировать только отдельные описания и операторы, то есть
перекомпиляции большинства клиентов можно избежать.
Инкрементное построение модели (в ООП с помощью графической нотации UML) построение модели пошаговым образом - сначала создать схему диаграмму, потом добавить
семантику в спецификацию модели, а потом на ее основе создавать технологическую схему.
Потом рабочую. Потом реализацию.
Интеллектуальный агент
программа, которая в фоновом режиме ждет
-
наступления определенного события и выполняет действия при его наступлении.
Информационные
ресурсы
–
совокупность,
данных,
массивов
информации,
информационных моделей, документов, интеллектуального капитала, информационных
объектов, которые способствуют или служат основой производства материальных или
информационных продуктов или накоплению знаний и увеличению интеллектуального
капитала.
Представление
пространственных
данных
-
способ
цифрового
описания
пространственных объектов, тип структуры пространственных данных.
Пространственные данные - цифровые данные о пространственных объектах,
включающие сведения об их местоположении и свойствах, пространственных и
непространственных атрибутах.
Пространственный
объект
-
цифровое
представление
объекта
реальности,
содержащее его местоуказание и набор свойств, характеристик, атрибутов или сам этот
объект.
Ресурсность модели заключается в возможности, на основе накопления информации
(опыта), качественного изменения свойств модели.
7
Система электронных карт – совокупность электронных карт, объединенная общим
замыслом, упорядоченная и согласованная по масштабам, системам координат, проекциям,
содержанию и условным знакам, создаваемая по единым требованиям.
Система цифровых карт – совокупность цифровых карт, объединенная общим
замыслом, упорядоченная и согласованная по масштабам, системам координат, проекциям и
содержанию, создаваемая по единым требованиям.
Сокет - название программного интерфейса для обеспечения обмена данными между
процессами. Процессы при таком обмене могут исполняться как на одной ЭВМ, так и на
различных ЭВМ, связанных между собой сетью. Сокет — абстрактный объект,
представляющий конечную точку соединения.
Трехмерная модель местности – наглядная и измеримая модель местности,
построенная на экране средствами отображения информации в трехмерной системе
координат в соответствии с заданными условиями наблюдения.
Цифровая карта - цифровая картографическая модель, содержание которой
соответствует содержанию карты определенного вида и масштаба.
Цифровая
картографическая
информация
–
картографическая
информация,
представленная в цифровом виде.
Цифровая картографическая модель – логико-математическое представление в
цифровой форме объектов картографирования и отношений между ними.
Цифровая модель местности - цифровая картографическая модель, содержащая
данные об объектах местности и ее характеристиках.
Цифровая модель рельефа - цифровая модель местности, содержащая информацию о
ее рельефе.
Электронный атлас - система электронных карт, созданных по единой программе как
целостное произведение с единой библиотекой условных знаков.
Электронная карта - цифровая картографическая модель; визуализированная или
подготовленная к визуализации на экране средствами отображения информации в
специальной системе условных знаков, содержание которой соответствует содержанию
карты определенного вида и масштаба.
8
Введение
Актуальность темы исследования: в настоящее время для оперативной обработки
пространственной информации необходимы электронные карты большого объёма. Такие
карты могут занимать терабайты информации в банке пространственных данных. Они могут
содержать различную информацию в зависимости от сферы применения, например
административные данные (информацию об участке, его владельце, даты постановки на учёт
и др.), логистические данные (время оперативного выезда до точки, оптимальные маршруты
с учетом текущей ситуации и др.), среднюю занятость и другую информацию необходимую
для принятия решений или оценки текущей ситуации.
Эффективное решение задач невозможно без постоянного обновления получаемой
информации и осуществления мониторинга возможного только при наличии развитого банка
пространственных данных на территорию Российской Федерации.
Обновление и поддержание достоверных данных, своевременное выявление
изменений в состоянии, оценки, предупреждение и устранение последствий негативных
процессов должны быть основными целями мониторинга не осуществимыми без банка
пространственных данных (БПД), использование которого требует новых и современных
методов обработки, получения, анализа и интерпретации пространственной информации.
Необходима четкая структурированность информации для создания БПД различных
уровней потребления и применения. Необходимо применение различных методов
мониторинга разнообразных показателей с использованием геоинформационных технологий,
применением геоинформационных систем (ГИС), электронных карт, данных дистанционного
зондирования Земли (ДЗЗ), ГЛОНАСС/GPS и наземных обследований, наблюдений. Важным
фактором при создании и использовании БПД является обмен, передача и доступность уже
имеющейся и накопленной информации полученной из различных источников в течении
многих лет.
Так как такие электронные карты занимают большие объемы информации, то для их
формирования могут потребоваться месяцы работы. Например, для формирования карты
России масштаба 1:200 000, общим объёмом файлов 595.7 МБ потребовалось три недели
работы четырёх компьютеров. Формирование растров выполнялось для электронных карт
содержащих 1 миллион 686 тысяч объектов на 86 листах, с размерами растров в несжатом
виде не более чем 130.7 ГБ. К основной карте было добавлено 46 матриц высот общим
объёмом 199.35 ГБ и общим количеством файлов около 17 миллионов. Для удобства
использования полученных данных они представляются в виде тайлов и публикуются на
геопорталах и геосервисах в локальных сетях и сетях Интернет.
9
Информация на таких картах постоянно изменяется и добавляется, поэтому остро
встаёт вопрос об оперативном обновление таких карт. В тоже время классические ГИС,
такие как ArcGIS и MapInfo не в состоянии решить эту задачу из-за невозможности решить
проблему хранения карт большого объема, так как они ориентированы на хранение данных в
виде базы данных. Они не способны вести банк пространственных данных, так как в них по
другому организовано хранение информации. Уже для размеров векторных данных около 1
ГБ отображение информации в этих системах может занять десятки минут, что неприемлемо
для оперативного просмотра таких карт.
В основе БПД должна лежать наиболее простая и удобная в использовании
детализирующая сущность, способная объединить самые разнообразные сведения об
объектах управления, их пространственном описании. Векторное представление данных
способно связать воедино исчерпывающую информацию о земельном участке, площадных
характеристиках, атрибутивной информации, то есть всю информацию необходимую для
осуществления мониторинга земель. Таким образом, совокупность этих интегрирующих
сущностей и должна лечь в основу оптимальной модели единого информационного банка,
основанном на пространственном описании данных, доступ к которому осуществляется с
помощью геоинформационных технологий.
В данной работе проведены исследования, посвященные основным методам доступа к
БПД
для
осуществления
информацией.
Эти
мониторинга,
исследования
обмена
позволят
и
обновления
по-новому
решать
пространственной
задачи
в
области
геоинформатики, мониторинга, региональном управлении, создании инфраструктуры
пространственных данных, для решения задач экономического управления, транспорта,
государственного управления.
Цель
исследования
разработка
принципов,
геоинформационных
методов
и
методы
и
геоинформационных технологий
Объект
исследования
—
геоинформационные
инфраструктуры,
технологии хранения и использования геоинформации на основе распределенных баз данных
и знаний
Предметом исследования является банк пространственных данных
Основные задачи исследования:
1. Унификация
информационного
обеспечения
пространственных
данных,
необходимого для осуществления мониторинга.
2. Разработка метода сбора, хранения, передачи и обработки геоинформации.
3. Разработка
метода
получения
пространственных
геопорталах для осуществления мониторинга.
данных,
используемых
в
10
4. Разработка метода обмена и обработки пространственными данными для ГИС на
основе современных геоинформационных стандартов.
5. Разработка метода обновления электронных карт большого объёма.
6. Разработка системного подхода для осуществления мониторинга.
Для достижения поставленной цели и решения определенного выше круга задач
применялись: системный анализ, дескриптивный анализ. коррелятивный анализ, казуальный
анализ, вычислительные эксперименты, методы теории баз данных.
В процессе работы были проанализированы и использованы труды следующих
авторов: Цветкова В.Я., Верещаки Т.В., Берлянта А.М., Малинникова В.А., Ямбаева Х.К.,
Майорова
С.А.,
Савиных
В.П.
пространственными данными,
и
других,
международные
стандарты
обмена
а также технические руководства по различным ГИС-
продуктам фирмы ЗАО КБ «Панорама», «ESTI MAP», «DATA+».
Научная новизна. В диссертационной работе автором получены следующие новые
результаты:
1. С использованием инкрементального подхода к формированию БПД разработана
методика получения пространственных данных из геопорталов. Для данной методики
усовершенствованы и разработаны формулы.
2. Автоматическая интеллектуальная система формирования и обновления
пространственных данных. Введены понятия: виртуальная матрица обновления тайлового
пространства, матрица состояния системы. Разработаны формулы для функционирования
системы.
3. Концептуально - функциональная модель применения БПД с использованием
автоматической интеллектуальной системы.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Методика формирования пространственных данных, полученных из геопорталов
для осуществления мониторинга.
2. Методика обмена и отображения пространственных данных между БПД.
3. Автоматическая
интеллектуальная
система
формирования
и
обновления
электронных карт большого объёма.
4. Концептуально - функциональная модель функционирования и применения БПД
для осуществления мониторинга.
Обоснованность
рекомендаций
и
определяются
достоверность
теоретических
выводов
корректностью
логических
математических
и
и
практических
выкладок,
объективностью теоретических основ и теоретических предпосылок, лежащих в основе
экспериментальной
верификации
теоретических
положений,
использованием
методов
компьютерного моделирования, положительным опытом применения апробированных методов на
практике.
11
Кроме того, выдвинутые в диссертации положения подтверждаются успешностью их
применения для реализации программного обеспечения «ГИС Карта 2011», «ГИС Сервер»,
«GIS WebServer», «ImageryCreator», «ImageryService».
Практическая значимость.
Результаты, полученные в ходе исследования, могут применяться при формировании
БПД, использоваться при мониторинге, хранении и обновлении данных. Обеспечивая более
высокий уровень автоматизации, предложенный подход ведет к существенному упрощению
формирования
БПД,
обменом
и
публикацией
пространственной
информацией,
осуществлением мониторинга и, соответственно, к уменьшению временных и стоимостных
затрат. При этом подход имеет достаточную степень общности, что позволяет использовать
его во множестве прикладных областей самой различной направленности. Например, в
сельском хозяйстве, в земельном кадастре, в геодезии и других областях.
Результаты данной работы можно использовать в качестве основы при создании
банков
и
баз
мониторингах
данных
разных
управления
типов,
при
недвижимостью
проектирования.
и
природопользованием.
Инженерных
изысканиях,
При
при
строительстве и при муниципальном управлении.
Внедрение результатов работы.
Результаты работы использовались при создании и улучшении программного
обеспечения «ГИС Карта 2011», «ГИС Сервер», «GIS WebServer», «GIS WebFeatureService»,
«GIS WebCoverageService», «ImageryCreator», «ImageryService».
12
1. Информационное обеспечение пространственных данных
1.1. Обзор ГИС
Для оперативной обработки и анализа большого объёма пространственной и
атрибутивной информации, находящейся в банке пространственных данных (БПД), нужно
использовать современное оборудование и специальное программное обеспечение,
учитывающее как пространственную привязку, так и специальные сведения об объектах. [28]
Основу такого БПД должны составлять электронные карты, растровые и матричные
данные. А программное обеспечение должно обеспечивать выполнение следующих
функций:

сбор пространственных данных, их обработку и получение пространственного
описания объектов учета;

сбор атрибутивных сведений об объектах учёта и их обработку для помещения в
банк данных;

накопление атрибутивных сведений с привязкой к времени их регистрации –
история объектов учета;
В качестве программного обеспечения, удовлетворяющего всем вышеперечисленным
функциям возможно использовать ГИС различного назначения [35]. Они должны сочетать в
себе аппаратно-программный комплекс, обеспечивающий учет данных и информационноаналитическую поддержку для принятия решения. В основе такой системы должна лежать
электронная карта, информационная база, и иные атрибутивные сведений об объектах.
Сведения о координатах для формирования пространственных объектов можно
получить
из
различных
источников
[85]:
сканированные
изображения
планов
внутрихозяйственного обустройства, аэрофотосъемка, данные дистанционного зондирования
земли, измерения местности геодезическими приборами и аппаратурой спутникового
позиционирования, данными лазерного сканирования. Подготовку пространственных
данных об объектах можно выполнить с различной точностью [43].
Среди ПО ГИС отвечающим вышеперечисленным требованиям можно выделить
следующие наиболее современные: ПО компании "Панорама" - ГИС «Карта-2011», ГИС
«Панорама-АГРО», ПО компаний MapInfo, ArcGIS.
ГИС должна обеспечивать технологию векторизации объектов местности на основе
распространенных Интернет ресурсов: Google, Космоснимки, DigitalGlobe, LandSat, Yandex
карты. Данные WEB-ресурсы обеспечивают покрытие всей территории Российской
Федерации и имеют встроенные средства для оперативной векторизации границ объектов с
13
разрешением до 0.5м на пиксель изображения [62]. Этого разрешения достаточно для
принятия выполнения операций классификации данных, оцифровки границ и принятия
управленческих решений. Пример карты с оцифровкой данных из Google представлен на
рисунке 1. Для обработки сканированных изображений планов внутрихозяйственного
обустройства или цифровых ортофотопланов [87] необходима функция загрузки растров из
форматов графических файлов (BMP, JPEG, JPEG200, TIFF, GeoTIFF, MrSID и пр.)[49].
Рис. 1
Пример карты с оцифровкой данных из Google
Планы внутрихозяйственного обустройства чаще всего составлены в условной или
местной системе координат. Для преобразования изображений планов в условной системе
координат проводится трансформирование растров по набору опорных точек, при этом в
качестве опорных точек выбираются контуры местности, четко читаемые как на схеме в
условной системе координат, так и на карте в государственной системе координат [24]. На
основании загруженных растровых данных необходимо провести оцифровку контуров с
помощью функций редактирования карты [86].
Для получения боле точных значений координат объектов применяют геодезические
измерения местности. ГИС Карта 2011 позволяет обрабатывать информацию об
14
обследованиях различными способами [141]. Данные, считываемые с геодезических
приборов представляют собой файл с описанием всех съемочных точек. Файлы с
результатами изысканий обрабатываются блоком программ «Геодезические вычисления»
[143]. Набор функций позволяет рассчитывать и уравнивать теодолитные, тахеометрические
и нивелирные ходы, решать прямые (метод полярных координат и линейных засечек) и
обратные геодезические задачи, уравнивать сети полигонометрии по методу узловых точек
[88], формировать отчетные ведомости по результатам расчетов и уравниваний. В итоге на
электронную карту наносятся объекты и пикетные точки с отметками рельефа.
Для эффективного планирования и построения трёхмерных моделей местности кроме
сведений об объектах на электронных картах необходимо учитывать информацию о рельефе
местности [38]. В качестве исходной информации используются точки с измеренными
значениями высоты [145]. По набору точек автоматически строятся изолинии рельефа,
используя методику триангуляции Делоне и интерполяции значений высот. Рельеф может
быть получен и другим способом – полуавтоматической векторизацией горизонталей по
сканированному изображению топографических карт [64].
Для дальнейших расчетов рельеф, представленный горизонталями и отметками высот
необходимо преобразовать в матричный формат [61]. Наглядное представления форм
рельефа местности обеспечивается с помощью формирования трехмерной модели на рисунке
2.
Рис. 2
Построение трёхмерной модели местности
Например, в сельском хозяйстве, по этим данным специалисты выносят решения о
том, где лучше посадить ту или иную культуру, какие поля будут находиться на теневой
стороне склона, где будут скапливаться сточные воды или существует их недостаток и т.д
15
[40]. Определение этих важнейших характеристик местности выполняется средствами
матричных расчетов и преобразований [140]. По матрице высот рельефа строятся матрицы
уклонов местности и экспозиций склонов, формируются водосборные бассейны и зоны
аккумуляции сточных вод [41].
Получить иные атрибутивные сведения о пространственном объекте можно за счёт
фондов, то есть тех документов, которые уже имеются у компании. Например, в ГИС
«Панорама-АГРО» для ввода данных в ручном режиме предназначены специальные формы
ввода данных, а для загрузки данных в цифровом виде существуют механизм импорта
данных из различных источников [146]. Накопление атрибутивных сведений производится с
привязкой к году урожая, что обеспечивает автоматизированное ведение истории паспортов
полей на рисунке 3.
Рис. 3
Ведение истории паспортов полей с гепространственной привязкой
ГИС «Панорама-АГРО» обеспечивает ввод и накопление сведений о севооборотах,
характеристиках гранулометрического состава пашни, агрохимическом составе почв,
фитосанитарном состоянии полей, урожайности и пр. [42]. Актуализация сведений о землях
сельскохозяйственного назначения выполняется в процессе мониторинга полей [46].
Методика основывается на применении приборов спутникового позиционирования для
определения координат точек измерения показателей мониторинга. Значения показателей
могут определятся визуально или при помощи специальных измерительных средств [47].
Наиболее оптимальным портативным навигатором для эксплуатации в полевых условиях
является Garmin GPSMAP 60Sx [62].
16
Результаты измерений и лабораторного анализа наносятся на карту, при этом каждая
точка хранит информацию о координатах, высоте и показателях мониторинга. Далее по
точкам строятся матрицы распределения характеристик по анализируемой местности [44],
выполняются расчеты усредненных значений для рабочих участков и объектов учета.
Развитие БПД является одним из важных направлений, развивающихся в текущее время.
Исследование, развитие и апробация данных систем необходима по ряду причин,
основанных на принятии экономических, территориальных навигационных и статистических
решений [45].
Знание полноты и точности всей необходимой информации поднимет
структуру и использование пространственных данных предприятиями на новый уровень [25].
Практическая эксплуатация «ГИС Карта 2011» и «Панорама АГРО» в хозяйствах
Белгородской области, Краснодарского и Ставропольского крев, показала высокую
эффективность комплексного применения спутникового геодезического оборудования и
программных средств обработки данных, полученных в результате инженерных изысканий.
Исследование современного опыта создания БПД и собственные исследования автора
привели к выводу о том, что для построения и использования ГИС необходимо
информационное обеспечение, полученное из различных источников:

Данные ДЗЗ

Цифровые аэрофотоснимки

Данные GPS/ГЛОННАС приборов

Данные, полученные из фондов (цифровые карты, измерения, планы
внутрихозяйственного обустройства)

Данные, полученные из ГИС

Результаты измерительных геодезических приборов

Материалы лазерного сканирования
Исследования отечественных и зарубежных литературных источников показали, что
обновление БПД на территорию Российской Федерации сложный процесс, требующий
систематизации данных. Для осуществление обновления БПД необходимо решение
различных задач, зависящих от степени детализации данных, области их применения и
конечного результата. Для систематизации и обобщения этих задач необходимо деление всей
системы учета на следующие уровни:

Государственный уровень

Региональный уровень

Муниципальный уровень

Уровень предприятия/холдинга
17
В ходе исследования автором выявлено, что на каждом уровне целесообразно
применять не всю совокупность
данных, а только лишь некоторые из них. Схема
целесообразности применения данных для различных уровней организации представлена на
рисунке 4 в виде графа.
Данные ГИС
Данные ГИС
Государствен ный уровень
Региональный
уровень
Данные ДЗЗ
Данные ДЗЗ
Данные ГИС
Фонды
Данные ДЗЗ
Предприятие/
холдинг
Фонды
Данные ГИС
Данные ДЗЗ
Муниципальный уровень
Фонды
Аэрофотоснимки
Данные
лазерного
сканирования
Данные с
измерительных
приборов
Данные с GPS/
ГЛОННАС
приборов
Аэрофотоснимки
Рис. 4 Графовая модель целесообразности применения данных для систем учета
различных уровней организации
18
Федеральный уровень

(масштаб 1:2 500 000 и/или 1:1 000 000) :
топографическая основа

схема административно-территориального деления

цифровая модель рельефа (разрешение 500 м)

тематические схемы

растровые данные.

данные ДЗЗ
Региональный уровень
(масштаб 1:200 000 и/или 1:100 000) :

топографическая основа

схема административно-территориального деления

цифровая модель рельефа (разрешение 100 м)

тематические схемы

растровые данные.

данные ДЗЗ
Муниципальный уровень
(масштаб 1:25 000 и/или 1:10 000) :

топографическая основа

цифровая модель рельефа (разрешение 100 -50 м)

схема границ

тематические схемы

растровые данные.

данные ДЗЗ
Предприятие/холдинг
(масштаб 1:10 000 и/или 1:2 000) :

топографическая основа

цифровая модель рельефа (разрешение 10 -50 м)

схема границ

тематические схемы

растровые данные.

данные ДЗЗ
19
1.2. Современное состояние информационного обеспечения банка
пространственных данных
Сложившаяся в настоящее время система обеспечения федеральных органов
исполнительной власти, органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации и
органов местного самоуправления оперативной информацией об объектах управления,
землях опирается на данные государственной статистической отчетности [82]. При этом
данные представляются в систему сбора статистической информации непосредственно
предприятиями и поэтому во многих случаях не являются достоверными и не отражают
реальное состояние БПД, что подтверждается разнородностью информации полученной из
БПД [48, 98].
Во многих регионах Российской Федерации отсутствие актуальной картографической
основы не позволяет решать поставленные задачи мониторинга. Имеющиеся в большинстве
субъектов Российской Федерации топографические карты относятся к середине 80-х —
началу 90-х годов прошлого века. Темпы работ по централизованному обновлению карт
существенно снизились, при этом за последние годы состояние этих карт существенно
изменилось, особенно в интенсивно развивающихся регионах [83].
Эффективным инструментом решения части поставленных задач является создание
единого информационного банка пространтсвенных данных на всю территорию Российской
Федерации, разделенного на соответствующие уровни, в совокупности с системой
дистанционного мониторинга земель, совмещенной с наземными обследованиями таких
земель [89].
Для обеспечения функционирования мониторинга необходимо внедрение новых
средств и технологий, систем наблюдения, сбора и обработки информации, в том числе на
основе данных дистанционного зондирования Земли как наиболее объективных и
оперативных в применении [99], что позволяет одновременно вести наблюдение за
использованием земли, а также, например, давать прогнозы развития культур и величины
потенциального урожая [45].
В настоящее время дистанционный мониторинг (в первую очередь спутниковый)
позволяет получать объективную информацию по всей территории [147]. Время обновления
данной информации составляет от нескольких дней до 1 года (в зависимости от множества
факторов, в том числе от ее пространственного разрешения). Необходимы лишь средства для
обобщения, хранения, прогнозирования и выдачи полученной информации [50].
Проводимая оценка динамики использования и состояния земель на основе
сравнительного
анализа
разновременных
картографических
материалов,
данных
20
дистанционного зондирования Земли и наземных обследований с целью выявления
сценариев развития процессов и прогноза ситуации базируется на использовании
современных геоинформационных технологий [90,91].
На основании результатов проведенных обследований министерствами Российской
Федерации сформирована постоянно обновляемая многоуровневая база данных (район —
субъект
Российской
Федерации —
федеральный
округ —
Российская
Федерация),
содержащая данные за последние 10 лет [137]. Ведутся работы по векторизации электронных
карт в различных регионах. На основе данных дистанционного зондирования Земли в этих
округах на территории 60 субъектов Российской Федерации осуществляется мониторинг
данных [30].
Так например, Федеральная служба государственной регистрации, кадастра и
картографии организует:

работы
по
созданию,
внедрению,
сопровождению
и
ведению
автоматизированной системы Единого государственного реестра прав на недвижимое
имущество и сделок с ним, автоматизированной системы государственного кадастрового
учета объектов недвижимого имущества, а также информационно-коммуникационной
системы, необходимой для функционирования данных автоматизированных систем;

создание и обновление государственных топографических карт и планов в
графической, цифровой, фотографической и иных формах, точность и содержание которых
обеспечивают решение общегосударственных, оборонных, научно-исследовательских и
иных задач;

дистанционное зондирование Земли в целях обеспечения геодезической и
картографической деятельности.
Федеральная служба государственной регистрации, кадастра и картографии также
осуществляет ведение государственного фонда данных, полученных в результате проведения
землеустройства, государственный мониторинг земель в Российской Федерации (за
исключением земель сельскохозяйственного назначения), официальный статистический учет
наличия и распределения земель в границах территориальных образований и ежегодно
готовит государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель в
Российской Федерации [101,102].
В настоящее время Федеральное космическое агентство обеспечивает поставку
данных только высокого и среднего пространственного разрешения, получаемых с
космических аппаратов дистанционного зондирования Земли «Ресурс-ДК» и «Метеор-М».
Однако существующие российские и зарубежные спутниковые группировки не в
полной мере обладают функциональными возможностями, необходимыми для решения
21
стоящих задач по мониторингу пространственных данных [144]. Федеральная космическая
программа России на 2006—2015 годы в настоящее время не предусматривает создания
узкоспециализированных спутников дистанционного зондирования Земли, обладающих
необходимой функциональностью, в частности обеспечивающих регулярное покрытие с
высокой периодичностью всех земель, подлежащих мониторингу [84].
Решение поставленных задач государственного мониторинга требует полного набора
данных дистанционного зондирования Земли различного пространственного разрешения.
Поэтому Государственной программой в рамках создания системы государственного
информационного
обеспечения
предусмотрено
дальнейшее
развитие
системы
дистанционного мониторинга данных с учетом перехода на отечественное оборудование
дистанционного зондирования Земли [130]. В связи с этим Федеральное космическое
агентство при участии организаций Российской академии наук ведут работы по созданию
специализированной системы спутникового дистанционного зондирования Земли (рабочее
название «Космос-СХ»), которая позволит осуществлять регулярное покрытие с высокой
периодичностью всех сельскохозяйственных земель и получать информацию об их
состоянии [96].
Например, министерство сельского хозяйства Российской Федерации осуществляет
финансирование работ по созданию специализированных приборов и аппаратов в рамках
мероприятий, предусмотренных Государственной программой, а Федеральное космическое
агентство в рамках заключенного соглашения обеспечивает запуск аппаратов и их
эксплуатацию (управление) [77].
Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды
осуществляет
сбор
агрометеорологических
и
данных
формирование
и
пространственно
пространственно
распределенных
распределенных
характеристик
биоклиматического потенциала пространственных данных с учетом изменения климата [123,
124].
Однако работы, проводимые по государственному мониторингу, в основном носят
разрозненный, ведомственный характер [19]. Отсутствует межведомственная координация и
организация этих работ.
В то же время имеется положительный опыт межведомственного взаимодействия,
который доказал эффективность согласованных совместных действий при проведении работ.
Так, данные дистанционного зондирования Земли не позволяют сегодня получить
исчерпывающую информацию без наличия наземных измерений, которые должны
использоваться для калибровки алгоритмов обработки спутниковых данных [31]. Учитывая
это, необходимо проведение наземных наблюдений, осуществление географической
22
привязки
полученных
данных
и
формирование
соответствующих
государственных
информационных ресурсов по данным наземных наблюдений [120].
Информация,
предоставляемая
на
основе
государственных
информационных
ресурсов, должна быть доступна федеральным органам исполнительной власти, органам
исполнительной
власти
субъектов
Российской
Федерации,
органам
местного
самоуправления, товаропроизводителям, а также иным заинтересованным физическим и
юридическим лицам [129].
1.3. Обзор основных современных средств и методов
картографирования и получения информации
Динамичное развитие производства требует внедрения высокоэффективных систем,
современных технологий сбора и обработки информации, необходимой для решения
многочисленных производственных и управленческих задач. Такие системы должны
опираться на развитый БПД [93], доступ к которому осуществляется за счет современных
ГИС. Более чем 10-летний зарубежный опыт убедительно подтверждает, что съемки из
космоса, аэрофотоснимки, данные с GPS устройств, измерительные приборы, лазерное
сканирование, фонды, данные других ГИС [94, 95], не только дают возможность улучшить
качество данных, повышая точность, однородность, объективность и частоту наблюдений,
но и позволяют существенно усовершенствовать методы оперативного контроля за данными,
как в глобальном, так и локальном масштабе[73]. Для этого необходима электронная карта,
которая включает различные векторные, матричные и растровые слои [74].
Электронная карта дает возможность вести строгий учет и контроль всех операций,
поскольку опирается на точные знания: площадей объектов, протяженности дорог,
атрибутивной информации об объектах и др. На основании карты проводится полный анализ
условий [78], влияющих на производственные показатели на данном конкретном объекте или
на отдельных локальных участках, размер которых определяет пользователь (например,
100х100 м или 10х10 м). Карты составляют основу для получения структуры данных и
служат для оптимизации производства[97] с целью получения максимальной прибыли, а
также рационального использования всех участвующих в производстве ресурсов [75].
23
1.3.1. Фонды
Управление производством на различных уровнях требует наличия объективной и
регулярно обновляемой информации. Например, для инвестиций в агропромышленный
комплекс необходимо проведение инвентаризации сельхозугодий. Здесь при существующей
в стране традиционной системе получения данных о состоянии пространственных данных
возникают практически непреодолимые (без применения технологий ДЗЗ) сложности.
Для проведения учета,
наличие
специальных
инвентаризации и классификации данных необходимо
крупномасштабных
планов
и
карт.
В
СССР
и
России
крупномасштабная съемка никогда системно в общегосударственном масштабе не
проводилась. Имеющиеся в наличии разнородные планы, схемы внутрихозяйственных
обустройств и карты по районам и хозяйствам безнадежно устарели, так как создавались в
советские времена. Кроме того, они зачастую примитивны по содержанию (показаны только
границы) [117], не обладают единой координатной привязкой, топооснова их искажена (из-за
существовавших
в
те
времени
инструкций
по
соблюдению
секретности)
[118].
Происходившие в стране в начале 1990-х гг. перестроечные процессы существенно
затронули аграрный сектор. Многие земли были выведены из оборота и брошены. За
прошедшие с тех пор годы часть этих земель пришла, практически, в негодность с точки
зрения возможности сельскохозяйственного использования (например, заросла лесом) [119].
Естественно, что эти явления никакого отражения на старых планах и картах не имеют,
поэтому пользуясь ими, предполагаемый инвестор даже приблизительно не может
подсчитать необходимые площади [92].
Важным источником материала служат карты и планы, созданные до 90х годов
центром ВИСХАГИ. Трудно представить на современном этапе развития землеустройства и
государственного кадастрового учёта отдел, где не используются планы масштабов 1:10000
и 1:25000 производства ВИСХАГИ (если, конечно, речь не идёт о городах) [127]. Без них
невозможно создание проектов перераспределения земель
и
внутрихозяйственного
землеустройства. Это зачастую единственный материал, в котором установлены черты
населённых пунктов, границы лесов, садовых товариществ и отводов дорог [106,107]. При
создании и внедрении автоматизированных систем учёта возникла необходимость в
картографическом материале как плановой основы для принятия решений и контроля при
государственном кадастровом учёте, только ранее созданные ВИСХАГИ планы, смогли
заполнить этот пробел [128]. Для большинства в России, это единственная (в полном смысле
этого слова), рабочая дежурно-кадастровая карта, причём используется и востребована она
как в электронном, так и в бумажном виде [108,109].
24
Тем не менее использование фондов при создании и учете электронных карт позволит
существенно сократить временные и стоимостные затраты.
1.3.2. Данные ДЗЗ
Методы ДЗЗ широко используются в агропромышленном комплексе многих стран
мира (США, Канада, страны Евросоюза, Индия, Япония и др.). К наиболее известным
примерам действующих систем мониторинга можно отнести проект MARS (The Monitoring
of Agriculture with Remote Sensing [16]; разработка Объединенного исследовательского
центра Еврокомиссии по мониторингу сельскохозяйственных земель), который позволяет
определять площади посевов и урожайность сельскохозяйственных культур, начиная с
уровня государств и регионов и вплоть до отдельных ферм [27]. Результаты расчетов
используются для налогового контроля за производителями продукции, выработки гибкой
системы цен и квот, планирования экспортно-импортных операций и других мероприятий.
Аналогичная система используется Минсельхозом США [76].
В России разрабатывается национальная Космическая система дистанционного
зондирования Земли для мониторинга за пространственными данными.
Из вышесказанного следует, что важнейшей задачей, которую необходимо, в первую
очередь, решать с помощью данных ДЗЗ в некоторых секторах экономики России является
инвентаризация данных и создание специальных тематических карт. Большинство данных
ДЗЗ, например сельхозугодья, брошенные, засоренные, зарастающие (в т. ч. и лесной
растительностью) земли хорошо дешифрируются по текстуре изображения. В наличии
имеется большой массив архивных снимков, который может оказать существенную помощь.
Если, взять, например, снимки Landsat 90-х гг. и провести их сравнение с современными, то
несложно выявить земли, пришедшие в негодность и которые невозможно вернуть в оборот
без громадных финансовых вложений.
1.3.3. GPS/ГЛОНАСС
Специалисты, работающие в области природных ресурсов, такие как, геологи,
географы, лесники и биологи использую GPS картографические системы для записи GPS
положений и дополнительной информации об объектах. Например, лесники в качестве
дополнительной информации могут регистрировать возраст, состояние, количество и тип
леса. Они могут также проводить съёмку территорий подлежащих вырубке или посадке.
25
Биологи имеют возможность регистрировать ареалы расселения диких животных, маршруты
их миграций, численность популяций и другую информацию.
GPS помогает при сборе данных о типах почв, которые в комбинации с трёхмерными
моделями территорий позволяют выделить отдельные слои и аспекты для предсказания
областей, требующих специального управления. Кроме того, GPS можно использовать для
картографирования местоположения колодцев и других источников воды; записи размеров
озёр и их состояния; регистрации ареалов распространения рыбы и диких животных;
изменений береговой линии, полевых угодий и климатических зон [125].
GPS
картографические
системы
помогают
описывать
особенности
участков
находящихся в интенсивном применении [11]. Можно точно связать такие характеристики
как микроклимат, тип почвы, участки урожая, повреждённые насекомыми или болезнями,
объём собираемой продукции и т. п. с их местоположением [116].
Положение трактора или самолёта может быть использовано совместно с данными о
типе почвы для выполнения более экономного расхода удобрений или химических
распылителей. Это напрямую снижает стоимость затрат на удобрения и уменьшает
загрязнение природных водных источников этими веществами.
Технология GPS оказывает агрономам существенную помощь в создании баз данных,
после анализа которых можно оценить эффект влияния различных методик проведения
сельскохозяйственных работ на сбор выращенной продукции.
Точная навигация до минимума сокращает пропуски и перекрытия [126] при смежных
проходах агрегатов, что, в конечном счете, приводит к экономии посевного материала,
удобрений, химикатов и ГСМ [12]. Поскольку система устраняет потребность в
сигнальщиках, сокращаются расходы на дополнительный персонал. Операции выполняются
быстрее. Немаловажно, что система дает возможность работать в условиях плохой
видимости в том числе, в темное время суток [114]. Более того, система является
ресурсосберегающей технологией: за счет уменьшения полос перекрытий до минимума
снижается перерасход удобрений и средств защиты растений (СЗР) [115]. За счет точной
навигации не «размывается» первоначальная технологическая колея: система запоминает
траекторию движения и дает механизатору возможность точно попасть в ту же колею при
повторной обработке поля [110].
Навигация, оптимальна при обработке поля СЗР, которую желательно проводить
ночью, когда нет ветра, высокой инсоляции и испарений, а температуры окружающей среды
ниже дневных [38]. Основное преимущество применения систем параллельного вождения
при опрыскивании – сокращение до минимума огрехов [111], неизбежно возникающих при
этой операции, особенно если она производится широкозахватной техникой и в условиях
26
плохой видимости. Например: при обработке гербицидами, такие огрехи могут негативно
отразиться на урожайности не только необработанных участков, но и всего поля. При
вождении обычным способом, механизатор, чтобы избежать пропусков, старается проходить
соседние ряды с перекрытием, что значительно усугубляет фитотоксичность препаратов. В
конечном счете, перекрытия составляют, по разным оценкам, от 5 до 15% площади [113].
Применение GPS-навигации снижает взаимное перекрытие рядов до 1-3% [104].
1.3.3. Получение, обновление и обмен пространственными
данными.
На различных уровнях управления и использования пространственных данных
участвует ряд разнообразных служб, ведомств и предприятий [80]. Эти организации должны
оперировать единым банком пространственных данных, преследуя разные цели. Вместе с
тем, службы и ведомства, задействованные в управлении и мониторинге [20], имеют разную
ведомственную подчиненность: муниципальную, региональную, федеральную, уровень
предприятия [79].
Эти обстоятельства порождают типичную для России проблему – межведомственную
разобщенность и стремления к информационной дезинтеграции[81]. В результате чего
каждая муниципальная служба стремится вести свой банк данных об объектах. Такое
положение вещей снижает эффективность управления в целом [103,105].
Исходя
из
объективных
потребностей
различных
образований
необходимо
сформулировать единый базовый подход к решению актуальных задач на различных уровнях
управления [33]. В его основе должна лежать необходимость создания единого
интегрированного банка пространственных данных (БПД), который обладает рядом свойств
[34].

Во-первых, БПД должен обеспечить единую структурированную схему
хранения данных, а также обеспечить исключение дублирования данных.

Во-вторых, необходимо обеспечить единый подход к занесению новых
пространственных данных и обновлению уже имеющихся в БПД [133].

В-третьих, информация, содержащаяся в БПД должна быть доступна всем
заинтересованным службам и ведомствам, предприятиям, а также гражданам и организациям
в рамках имеющихся у них полномочий [131,132].

В-четвертых, на основании информации, содержащейся в БПД должно
осуществляться
информационное
взаимодействие
между
государственного, муниципального, регионального управления.
различными
уровнями
27

В-пятых,
БПД
должен
обеспечивать
возможность
создания
внутриведомственных информационных систем, упорядочивающих деятельность в каждой
конкретной структуре [112].

В-шестых, БПД должен легко интегрироваться по вертикали, т.е. в рамках БПД
данные должны передаваться вышестоящим и нижестоящим органам, ведомствам,
организациям [36].
В основе БПД должна лежать наиболее простая и удобная в использовании
детализирующая сущность, способная объединить самые разнообразные сведения об
объектах управления, их пространственном описании – объект электронной карты.
Векторное представление данных способно связать воедино исчерпывающую информацию о
земельном участке, площадных характеристиках, атрибутивной информации, то есть всю
информацию необходимую для осуществления мониторинга. Таким образом, совокупность
этих интегрирующих сущностей и должна лечь в основу оптимальной модели единого
информационного банка, основанном на пространственном описании данных, доступ к
которому осуществляется с помощью геоинформационных технологий [66].
Такие БПД используют электронные карты большого объёма. А карты
могут
занимать терабайты информации в банке пространственных данных. Они могут содержать
различную информацию в зависимости от сферы применения, например административные
данные (информацию об участке, его владельце, даты постановки на учёт и др.),
логистические данные (время оперативного выезда до точки, оптимальные маршруты с
учетом текущей ситуации и др.), среднюю занятость и другую информацию необходимую
для принятия решений или оценки текущей ситуации.
Так как такие электронные карты занимают большие объемы информации, то для их
формирования могут потребоваться месяцы работы. Например, для формирования карты
России масштаба 1:200 000, общим объёмом файлов 595.7 МБ потребовалось три недели
работы четырёх компьютеров. Формирование растров выполнялось для электронных карт
содержащей 1 миллион 686 тысяч объектов на 86 листах, с размерами растров в несжатом
виде не более чем 130.7 ГБ. К основной карте было добавлено 46 матриц высот общим
объёмом 199.35 ГБ и общим количеством файлов около 17 миллионов. Для сравнения
базовая карта на территорию Российской Федерации у зарубежных производителей MapInfo,
ArcGIS занимает около 2мб, что в несколько сотен тысяч раз меньше.
Информация на таких картах постоянно изменяется и добавляется, поэтому остро
встаёт вопрос об оперативном обновление таких карт. В тоже время классические ГИС,
такие как ArcGIS и MapInfo не в состоянии решить эту задачу из-за невозможности решить
проблему хранения карт большого объема, так как они ориентированы на хранение данных в
28
виде базы данных. Они не способны вести банк пространственных данных, так как в них по
другому организовано хранение информации. Уже для размеров векторных данных около 1
ГБ отображение информации в этих системах может занять десятки минут, что неприемлемо
для оперативного просмотра таких карт.
Выводы:
необходимы
усовершенствованные
методы
обмена
и
обработки
пространственными данными для ГИС на основе современных геоинформационных
стандартов, методы оперативного обновления электронных карт большого объёма,
системный подход для осуществления мониторинга пространственных данных, методы
получения пространственных данных из геопорталов.
29
2. Разработка методов доступа и обновления банка
пространственных данных
Все многообразие пространственных данных: атрибутивных, растровых, матричных,
метаданных, векторных, диаграмм, таблиц, отчетов, текстовых электронных документов в
виде файлов различного разрешения заносится операторами в БПД. Таким образом БПД
представляет собой файловую структуру хранения данных с рисунка 5, доступ к которым
должен осуществляться на основании прав доступа пользователей БПД к существующей
информации.
Пространственные данные
Атрибутивные данные
Растровые данные
Матричные данные
Метаданные
Векторные данные
Диаграммы, Таблицы,
Текстовые документы
Оператор
БПД
Файл
Файл
Рис. 5 Структура БПД
30
2.1. Инкрементальный подход к проектированию банка
пространственных данных
Как рассматривалось выше, для создания единой структурированной схемы БПД
необходимо применение особых методов проектирования. Одним из таких методов является
инкрементальный подход.
Термин инкрементальный является полисемическим. Прежде, чем дать определение
инкрементального метода создания БПД, проанализируем некоторые его значения.
Инкрементный доход (Incremental Revenue) - добавочный доход - в сумме либо во
времени в результате выбора альтернативного образа действий.
Инкрементное планирование (Incremental Budgeting) - планирование методом
приращений - Процесс формирования бюджета на основе показателей прошлых бюджетов,
которые корректируются на суммы положительных или отрицательных приращений.
Инкрементальное копирование информации
- копирование информации путем
добавления только изменений к хранимому файлу [135, 136].
Инкрементальное
обновление хранилища - Обновление хранилища с дочерних
хранилищ на основе консолидации метаописания центрального сервера с метаописаниями
дочерних хранилищ [13].
Инкрементальное
обновление репозитария -
обновелия его метаописания путем
обновление репозитария на основе
инкрементальногог один или более раз в сутки сбора
метаописаний дочерних репозитариев
Инкрементный поиск. В режиме инкрементного поиска [16] после ввода очередного
символа автоматически осуществляется установка на первую запись, удовлетворяющую
текущему тексту поиска. Эта процедура имеет место в большинстве Интернет ресурсов
Инкрементальное обновление многомерной базы данных (incremental update) - самый
быстрый вариант, который подгружает в куб БД только новые данные, появившиеся в
реляционной базе с момента последней полной обработки или обновления.
В программировании инкрементом (инкрементированием) называется увеличение на
единицу. Запись - к := к + 1 - называется инкрементом и, соответственно – к := к – 1 –
декрементом. В некоторых языках программирования (С, Perl) инкремент и декремент
имеют даже свою сокращённую форму записи.
Инкрементальным [Кристофидес, 1978] называется такой граф G  ( )  ( X  , A ) , в
котором
множество
вершин
X  X ,
множество
ребер
A  A1  A2 ,
где



A1  {( xi , x j ) | ij  qij } , i, j  {1,2, ..., n} , причем пропускная способность дуги ( xi , x j )  A1
31
равна qij  qij   ij , и A2  {( x j , xi ) |  ij  0} , i, j  {1,2, ..., n} , причем пропускная способность



дуги ( x j , xi )  A2 равна qij   ij .
Инкрементальные
пропускные
способности
графа
состоят
в
возможности
наращивания интенсивности потока при сохранении структуры графа [18].
Инкрементная компиляция - компиляция, которая
позволяет вместо компиляция
целых модулей перекомпилировать только отдельные описания и операторы, то есть
перекомпиляции большинства клиентов можно избежать.
Инкрементное построение модели (в ООП с помощью графической нотации UML) построение модели пошаговым образом - сначала создать схему диаграмму, потом добавить
семантику в спецификацию модели, а потом на ее основе создавать технологическую схему.
Потом рабочую. Потом реализацию [15].
Объектно-ориентированное проектирование наиболее близко к созданию БПД,
поскольку БПД по существу представляют собой реализацию проекта [14].
Таким образом, инкрементный подход применительно к проектированию
построению БПД означает поэтапный процесс проектирования
и
с накоплением опыта и
наращивания ресурса.
Говоря языком информационно моделирования, в процессе инкрементного подхода
при проектировании создается «ресурсная» технологическая модель. «Ресурсность» означает
накопление опыта и улучшение качества процесса проектирования от проекта к проекту [32].
На рисунке 6 показана задача проектирования. Она состоит в том, что заданная
целевая функциональность (светлый круг) проекта, заполняется реализацией (залитый круг)
проекта.
32
Целевая
функциональность
Реализованная
функциональность
Рис. 6
Основная задача проектирования
Решение задачи может быть получено алгоритмически или эвристически, то есть с
контролем и анализом на каждом этапе. Если существует неопределенность при построении
проекта (это имеет место всегда при создании проекта БПД), то возможен только поэтапный
метод проектирования. Он позволяет устранять неопределенность каждого этапа по мере
завершения проекта.
На рисунке показана процедура инкрементного проектирования, На нем отображены
процессы увеличения реализации функциональности и уменьшения неопределенности.
Исходная точка проекта соответствует белому кругу, то есть поставленной цели при
отсутствии реализации. По мере проектирования реализация возрастает, что отражается
заполнением белого круга залитым кругом. Конечная цель соответствует полностью
залитому кругу рисунок 7.
33
Результат
Итерация 1
Фонды
Рис. 7
Итерация
N
…
Данные ДЗЗ
Итерация N+1
Данные GPS
Время
Инкрементальное проектирование БПД
Кроме того, неопределенность полностью снимается. Рисунок 7 отражает один
проект. При использовании этого подхода для повторяющихся проектов ситуация
отображается на рисунке 8
Обращает на себя внимание, что этот подход позволяет за счет роста ресурсности, во первых, увеличивать целевую функциональность, во вторых, увеличивать реализованную
функциональность на более ранних этапах.
В терминах искусственного интеллекта такой подход обеспечивает накопление
знаний [58].
34
Рост ресурсности
te
xt
text
text
text
text
te
xt
text
text
text
text
te
xt
text
text
text
Рост функциональности
Цикл создания проекта
Целевая функциональность
Реализованная функциональность
text
Рис. 8
Применение инкрементного подхода при повторении проектирования
В терминах управления такой подход накапливает накопление стереотипов
управления. В терминах объектного проектирования, такой подход расширяет классы и
количество объектов в классах.
Рассмотрим детально процессы инкрементного создания электронных карт.
Итеративным (Iterative) называется процесс, который предполагает поэтапное
выполнение проекта с контролем, анализом и поиском стереотипных решений на каждом
этапе проектирования.
Инкрементный (Incremental) процесс подразумевает постоянное развитие процесса
проектирования, включая анализ, поиск новых решений, анализ ошибок и импакт-анализ на
каждом этапе проектирования.
Процесс, основанный на итеративном и
инкрементном подходе называется
процессом управления прецедентами. Такой процесс разбивают на опорные точки и фазы.
Опорные точки характеризуют точки анализа и подведение итогов. В опорных точках
принимается решение, стоит ли переходить к следующей фазе. Фазами (Phase) называют
промежутки времени между двумя опорными точками процесса. Рассмотрим фазы на
примере жизненного цикла.
35
Жизненный цикл процесса разработки состоит из четырех фаз: начало (Inception),
исследование (Elaboration), построение (Construction) и внедрение (Transition). На этой
диаграмме для каждой фазы показаны соответствующие производственные процессы.
Нетрудно заметить, что в каждом из них с течением времени основные усилия
сосредоточиваются на различных аспектах процесса разработки.
Начало - первая стадия процесса, на протяжении которой изначальная идея получает
достаточное обоснование (по крайней мере, с точки зрения участников проекта), чтобы
можно было принять решение о переходе к фазе исследования.
Исследование - это вторая фаза процесса; на этом этапе определяется видение
продукта и его архитектура. Основное внимание уделяется конкретизации требований к
системе и расстановке приоритетов. Сами требования могут выражаться как в виде общих
утверждений, так и в виде четких критериев оценки, каждый из которых определяет
функциональное или нефункциональное поведение системы и закладывает основы для
тестирования.
Построение является третьей фазой процесса. Исполняемый архитектурный прототип
приобретает форму, в которой он может быть представлен пользователям. На этом этапе
требования к системе, и в особенности критерии оценки, подвергаются пересмотру в
соответствии с изменяющимися потребностями, а для уменьшения риска выделяются
необходимые ресурсы.
Внедрение - четвертая стадия процесса разработки программного обеспечения, в ходе
которой готовая система передается в руки пользователей. Но разработка на этом, как
правило, не заканчивается - ведь даже на протяжении данной фазы система непрерывно
совершенствуется, устраняются ошибки и добавляются не вошедшие в ранние версии
функциональные возможности.
Во всех четырех фазах присутствует элемент, характерный для описанного способа
организации разработки программного обеспечения, - итерация. Итерацией (иногда
стереотипом) называется четко определенная последовательность действий с ясно
сформулированным планом и критериями оценки, которая приводит к появлению новой
версии для внешнего или внутреннего использования. Это означает, что жизненный цикл
процесса разработки представляет собой непрерывный поток исполняемых версий,
реализующих архитектуру системы.
Фазы проектирования БПД связаны с неопределенностью, исключающей применение
прямого алгоритма. Поэтому в конце каждой фазы решаются задачи:
«Что сделано?»,
«Какова степень реализации?», «Какая часть неопределенности раскрыта?», «Какие новые
36
задачи возникли?», «Какие новые решения можно применить?»,
«Что требуется для
продолжения проектирования?».
Кроме этого, при инкрементном подходе возникают задач фиксации нестереотипных
ситуаций, фиксации новых решений как стереотипов, отражение зависимостей между
новыми условиями и прохождением процесса проектирования.
Таким образом инкрементный подход позволяет не только решать задачи создания
БПД, но и накапливать опыт для решения новых задач, а также формировать новые знания в
сфере проектирования [57].
Так как основной детализирующей сущностью, лежащей в основе БПД, является
пространственный объект, то нам в любой момент времени необходимо знать его точные
границы. На этапе неопределенности данные по участку возможно получить из фондов.
Постепенно наращивая во время итераций функциональность, например применяя данные
ДЗЗ, данные GPS/ГЛОНАСС, данные измерительных приборов, мы получаем более точные и
достоверные сведения, приходя к конечному результату. Точность полученных данных
соответствует точности выбранного метода измерения и погрешности измерительного
прибора. Помимо точности необходимо учитывать такой показатель как стоимость,
потраченную на получение данных. В большинстве случаев данных ДЗЗ достаточно для
реализации целевой функции. С помощью них можно получить точную, обработанную и
наглядную картину местности на определенную территорию с разрешением до 0.6м на
пиксель, но получение таких данных дорогостоящий процесс.
2.2. Методика получения данных ДЗЗ для ГИС из Интернет источников
Более чем 10-летний зарубежный опыт убедительно подтверждает, что съемки из
космоса не только дают возможность улучшить качество сельскохозяйственной статистики,
повышая точность, однородность, объективность и частоту наблюдений, но и позволяют
существенно усовершенствовать методы оперативного контроля состояния посевов и
прогноза урожая, как в глобальном, так и локальном масштабе. Для этого нам необходима
электронная карта, которая включает различные векторные, матричные и растровые слои.
Электронная карта дает возможность вести строгий учет и контроль всех операций,
поскольку опирается на точные знания: площадей, протяженности дорог, информации об
объектах и др. В настоящее время развитие технологий Дистанционного Зондирования
Земли позволяет получить точную, обработанную и наглядную картину местности на
37
определенную территорию с разрешением до 0.6м на пиксель. Для ДЗЗ используются такие
виды спутников: QuickBird, WorldView, LandSat, IKONOS, ORBVIEW и другие [17].
Спутниковые данные на территорию предприятия можно как заказать, так и загрузить из
доступных в Интернет источников. Такими источниками являются: GoogleMaps,
GoogleEarth, DigitalGlobe (в России данную компанию представляют «Совзонд»),
YandexMap, Космоснимки, LandSat. На сервере космические снимки хранятся в
установленной проекции и для приведения их к проекции карты, используемой
пользователем, необходимо выполнить трансформировании данных. Помимо данных ДЗЗ,
необходима еще и топографическая основа, и инструментарий по векторизации карт.
Таким образом, вся технология создания и обновления электронных карт состоит из трёх
этапов:
- получение топографической основы (возможно купить);
- получение данных ДЗЗ;
- векторизация объектов по данным ДЗЗ.
Рассмотрим более подробно процесс получения данных ДЗЗ. В общем виде
методика получения пространственных данных с использованием ресурсов сети Интернет
сводится к выполнению следующих этапов:
1. запрос участка для которого необходимы данные на карте
-
получение габаритов участка из системы координат карты.
-
преобразование координат к проекции на сервере.
2. посылка запроса на сервер
3. получение данных в формате и проекции хранения данных на сервере
4. преобразование данных в формат и проекцию карты
-
создание (склеивание) изображения в проекции хранения данных на
сервере.
-
трансформирование данных.
-
привязка данных.
Получение габаритов области, на первом этапе, сводится к получению координат
рамки области. Для более точных сведений необходимы координаты 8 точек области, так как
проекция исходного материала может быть любой и координаты средних точек 1'-2'-3'-4'
могут быть больше или меньше координат точек 1-2-3-4. Координаты вычисляются по
следующим формулам:
38
1' ( x, y) 
1( x, y)  2( x, y)
;
2
2' ( x, y) 
2( x, y)  3( x, y)
;
2
3' ( x, y) 
3( x, y )  4( x, y)
;
2
4' ( x, y ) 
4( x, y )  1( x, y )
.
2
1
(1)
1'
2
x
2'
4'
4
Рис. 9
3'
3
Определение габаритов загружаемой области
На втором этапе, необходимо преобразовать множество координат Coords = (1, 2, 3, 4,
1', 2', 3, 4') к множеству системы координат снимков (для GoogleMaps и DigitalGlobe это
WGS84). Из полученного множества Coords выбрать 2 координаты (максимальные и
минимальные), такие что выполняются следующие условия:
X1,Y1 = max(Coords.X), min(Coords.Y);
X2,Y2 = min(Coords.X), max(Coords.Y). (2)
Координаты точек 1 (x_old1, y_old1) и 3 (x_old2, y_old2) .
Существует несколько способов хранения спутниковых данных на сервере:
39

Спутниковые снимки на сервере размещены в своей проекции и разделены на
небольшие фрагменты (тайлы). Процесс доступа к таким снимкам осуществляется на основе
номера конкретного тайла в общем массиве, его версии и разрешения.

Спутниковые снимки на сервере размещены в виде больших растров, процесс
доступа к ним осуществляется на основе координат, задаваемых пользователем, размера
тайла и его разрешения.
Преимущества первого способа хранения данных над вторым заключается в быстром
доступе к тайлам, так как они занимают небольшие размеры и кэшируются в браузере
пользователя. Но такой вид хранения данных неудобен в случае постоянно меняющейся или
обновляющейся информации, так как предполагает предварительную подготовку (нарезку)
данных, а для больших объёмов информации это ресурсоёмкий процесс.
После определения способа хранения данных на сервере:

Для первого типа хранения данных - необходимо пересчитать координаты
X1,Y1,X2,Y2 в номера тайлов на сервере, учитываю разрешения снимков. Для этого все
тайлы представляются как единое изображение, с определенной точкой отсчета. Следует
учесть, что для разного масштаба, количество тайлов неодинаково. Обычно оно отличается в
2 раза, например для максимального удаления количество тайлов равно 4, тогда для более
точного изображения количество тайлов будет равно 4*4 =16 [100].
X1,Y1,X2,Y2
определяется
номер
пикселя
pX1,pY1,pX2,pY2,
в
По координатам
который
попала
соответствующая координата. Затем определяется размер тайла Size в пикселях и их
соответствующие номера numX1, numY1, numX2, numY2, по формуле:
pX 
numX
numY
; pY 
.
Size
Size
(3)
(в большинстве случаев Size = 256, так как данное число удобно как для хранения в
памяти компьютера и вычислений, так и для наглядного отображения на экране).

Для второго типа хранения данных - определить размеры получаемого тайла в
пикселях, предварительно рассчитав расстояния L1 и L2, задаваемые формулами:
L1 
| x _ old 1  x _ old 2 |
;
Pr
L2 
| y _ old 1  y _ old 2 |
, где Pr – разрешение картинки в метрах.
Pr
(4)
40
Зная номера тайлов или их размеры, возможно запросить любую другую
статистическую информацию с сервера: версия тайла, дату создания, название спутника,
производившего снимки и др. Фактически всю область, требуемого изображения, можно
представить в виде матрицы тайлов M(i,j), в строках и столбцах которой находятся номера
тайлов или их координаты.
Четвёртый этап сводится к организации вложенных циклов по заполнению матрицы
M(i,j). Таким образом, к началу пятого этапа у нас имеется уже готовое изображение, но оно
находится не в проекции карты, и, следовательно, необходимо трансформирование данных.
Необходимо рассчитать количество пикселей по оси Х и Y в «склеенном» растре по
формулам:
Xcount = Size * numX1  numX 2  Size * (numX1  numX1  1);
(5)
Ycount = Size * numY1  numY 2  Size * (numY1  numY1  1).
Так как разрешение по оси Х может не совпадать с разрешением по оси Y, то
необходимо вычислить единое разрешение (Pr') по формуле:
Pr' = min(pL1, pL2),
(6)
где pL1, pL2 – разрешения по оси X и Y соответственно.
| x _ old 1  x _ old 2 |
;
Xcount
| y _ old 1  y _ old 2 |
pL 2 
.
Ycount
pL1 
(7)
В зависимости от того, какое разрешение оказалось меньшим, необходимо рассчитать
новое количество пикселей в пустом растре по формулам:
Если pL1>pL2, то Ycount 
Если pL2>pL1, то Xcount 
Ycount * pL1
, Xcount = Xcount;
pL2
(8)
Xcount * pL2
, Ycount = Ycount.
pL1
Для второго типа хранения данных, также необходимо рассчитать разрешение тайла
по оси Х и Y, полученной с сервера по формулам:
41
PixX 
X 1 X 2
;
Xcount
PixY 
Y1 Y 2
.
Ycount
(9)
Если исходная система карты и система хранения снимков повёрнуты на 90
относительно друг друга, то в формулах (7) и (9) Ycount и Xcount меняются местами.
Для систем, поддерживающих растры с различными разрешениями по оси Х и по оси
Y, преобразование по формуле (8) не требуется.
Зная габариты области для загрузки, необходимо создать пустой растр в проекции
исходной карты с новым разрешением. Пусть данный растр описывает матрица M'(i', j').
Оставшийся процесс трансформирования растра выглядит следующим образом (рис.
2):
1)
Получение координаты пикселя в проекции карты с номером (i', j') матрицы M';
2)
Преобразование координаты (i', j') в номер пикселя (i, j) матрицы M;
3)
Перенос пикселя матрицы M (i, j) в пиксель матрицы M'(i', j').
Вычисление координаты текущего пикселя осуществляется по формулам:
newX  x _ old 1  j '*Pr';
newY  y _ old 1  i'*Pr'.
(10)
Далее newX и newY пересчитываются к системе координат снимков newX' и newY'.
Для 1 типа хранения данных координаты newX и newY пересчитываются в номера
пикселей матрицы М на основании проекции снимка.
Для 2 типа хранения данных номер пикселя высчитывается по формуле:
X 1  newX '
;
PixX
Y 1  newY '
j
.
PixY
i
(11)
42
Рис. 10
Трансформирование растра M(i, j)
Привязка растра осуществляется по одной из координат угла рамки рисунок 10. Таким
образом, мы получили растр в проекции исходной карты, привязанный к векторным данным
[29].
На данном методе загрузки данных ДЗЗ основан ряд прикладных задач в системе
«ГИС Карта 2011», таких как «Просмотр снимков Google», «Загрузка снимков DigitalGlobe»,
подключение геопорталов и ряд других задач.
Имея новые растровые данные, мы можем обновить уже имеющиеся векторные
объекты карты. Для этого в системе «ГИС Карта 2011» существует специальная прикладная
задача «Редактор карты». Результат её работы представлен на рисунке 11 [72].
Коричневой линией показана
граница с/х поля полученная из
128,8 га
121.6 га
системы кадастрового учета.
Синей линией показана граница
с/х поля после использования
технологии обновления
векторных карт по данным ДЗЗ
с использованием «Редактора
карты».
,
Рис. 11
Изменение границ поля
43
Для получения правильных границ по снимку рисунок 11 можно отредактировать
точки уже имеющейся площади или оцифровать контур заново.
Как видно из рисунка площадь поля изменилась на 128,8 га – 121,6 га = 7,2 га.
Изменение площади (1 – 121,6/128,8)*100% = 5.59%.
Практическая эксплуатация электронных карт сельскохозяйственных угодий в
хозяйствах Краснодарского края, Белгородской области, Украины показала высокую
эффективность
комплексного
применения
пространственных
данных
(оперативно
полученные данные ДЗЗ; векторизованные границы посевных площадей; сведения о
состоянии
пашни,
полученных
в
результате
инженерных
изысканий
и
пр.)
и
специализированных программных средств их обработки, как для систематизированного
учета сельхозугодий, так и для принятия решений по управлению аграрными технологиями
предприятия.
2.3. Методика получения данных c GPS и ГЛОНАСС
устройств для ГИС
Существует большое разнообразие устройств, работающих по технологии ГЛОНАСС,
GPS, которые необходимы для использования в точностном земледелии и при создании
электронных векторных карт.
Применение данных устройств необходимо для уточнения и нанесения на векторную
карту новых границ полей или угодий. Делая различные измерения, пользователь
навигационного устройства может добавлять атрибутивную информацию о наличие той или
иной сельскохозяйственной культуры, сорняка, о внесенных удобрениях и других данных.
Обычно для этих целей используются устройства различных фирм, имеющие свои
внутренние форматы данных. Соответственно для загрузки этих данных - необходим ряд
конверторов, понимающих структуру входных данных. Выходом из ситуации возможен
также с применением единого формата данных, например GPX.
GPX (GPS eXchange Format) — это текстовый формат хранения и обмена данными
GPS, являющийся подмножеством XML. GPX является свободным форматом и может быть
использован без каких либо лицензионных отчислений.
Формат позволяет хранить информацию об ориентирах (waypoints), маршрутах
(routes) и треках (tracklogs). Для каждой точки хранятся её долгота, широта и высота над
уровнем моря (если имеется информация о высоте). Для точек трека хранится также время
прохождения
точки.
XML-схема
предусматривает
также
хранение
произвольной
44
пользовательской информации по каждой точке, обязательными являются только долгота и
широта.
«Гис Карта 2011» содержит ряд прикладных задач, используемых для загрузки
координат точек, измеренных при помощи аппаратуры спутникового позиционирования, для
оперативного создания и обновления контуров границ сельхозугодий методом загрузки
треков (режим основное меню – импорт из Файлы GPS).
«Гис Карта 2011» позволяет
осуществлять импорт данных почти со всех спутниковых приборов GPS и ГЛОНАСС,
достаточно лишь выбрать файл для загрузки. Наиболее оптимальным портативным
навигатором для эксплуатации в полевых условиях является Garmin GPSMAP 60Cx.
Необходимо лишь выехать в поле и снять трек движения по границе земельного участка,
полученный файл
можно передать в программу, на основании которого будут
сформированы контура полей.
Таким образом вся методика получения пространственных данных будет заключаться
в следующем:
 Выезд оператора на поле для снятия трека движения или точки
 Добавление атрибутивной информации
 Конвертирование и преобразование данных на электронную векторную карту
 Редактирование и контроль уже имеющихся данных
Помимо измерения границ полей, возможен сбор и анализ данных в определенных
точках объекта, например, о наличии сорняков, о необходимости внесения удобрений, о
произрастании культур и других данных рисунок 12.
ЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ С
ПРИВЯЗКОЙ К ЛОКАЛЬНЫМ УЧАСТКАМ
Рис. 12
Значение показателей с привязкой к локальным участкам
45
2.4. Методика получение данных из фондов и применение
стандартов OGC для обмена пространственными данными.
Бурное развитие Интернет создает широкие возможности для представления
геопространственной информации в мировой сети. Поэтому различные картографические
Web - сервисы приобретают все большую популярность.
Общие принципы и стандарты в области разработки программного обеспечения,
предоставляющего такого рода сервисы, разрабатываются и декларируются международной
некоммерческой организацией Open Gis Consortium (OGC). Стандарты для обмена
пространственной информацией, описанные международной некоммерческой организацией
OGC, не полностью описывают все необходимые параметры для передачи и обмена
пространственной информацией. Поэтому к каждому из них необходимы определённые
доработки и усовершенствования, которые не повлияют на общий принцип передачи
данных, но в тоже время улучшат и ускорят процесс обмена пространственной информацией.
Для быстрого обмена пространственной информацией данные предоставляются в
виде тайлов.
2.4.1. Применение международного стандарта OGS WMS
Сервис карт предназначен для предоставления в среде Интернет пространственной
информации в виде графического изображения, описания условий получения геоданных и
описания характеристик сервера по предоставлению этих данных. Сервис разработан в
соответствии со спецификацией OGC для сервиса Web Map Service (WMS OGC) – OGC 03109r1 версия 1.3.0. Использование стандарта WMS OGC обеспечивает единый доступ для
поиска, обмена и предоставления геопространственных данных, создает возможности для
взаимодействия ГИС-приложений и веб-сервисов.
WMS допускает выполнение двух типов операций: получение метаданных о
доступных картах и возможностях сервера и вторая – получение графического изображения
карты по известным ее географическим параметрам. Операции сервиса выполняются путем
ввода HTTP-запроса в стандартном веб-браузере или с помощью специализированного
программного обеспечения [8].
Сервис
геопространственных
картографических изображений
различных Web ГИС-технологиях.
данных
предназначен
для
формирования
цифровых геоданных с целью использования их в
46
Для получения данных сервис поддерживает базовые сервисные операции (запросы)
WMS OGC: операция GetCapabilities и операция GetMap.
Запросы выполняются в соответствии с HTTP-протоколом и вводятся в виде URL:
http://host[:port]/path[?{name=[value]&}], где
http://host[:port]/path - адрес сервера карт (URL префикс);
name=value& - множество параметров запроса в виде пар имя=значение. Перечень
возможных параметров определяется для каждой операции сервиса.
Ответ (responce) на запрос к сервису – файл, который передается клиенту через
Интернет. Текстовый вывод выполняется в XML (метаданные сервиса или сообщения об
ошибках), рисунок карты выводится в формате графических файлов png.
Рисунок карты создается динамически по указанным значениям пар координат
(BBOX) в указанной референсной системе координат карты (Layer CRS).
Операция предназначена для получения метаданных об имеющихся на сервере
слоях (картах) и доступных значениях параметров запросов. Операция GetCapabilities
выполняется, если в запросе параметр REQUEST принимает значение GetCapabilities [53].
Параметры http-запроса GetCapabilities
VERSION = 1.3.0
Версия запроса
SERVICE = WMS
Тип сервиса
REQUEST = GetCapabilities
Имя запроса (операция)
FORMAT = text/xml
Выходной формат метаданных сервиса
VERSION - дополнительный параметр, если используется должен иметь значение
1.3.0.
SERVICE
- обязательный параметр указывает, что необходимо выполнить WMS
сервис.
REQUEST - обязательный параметр, указывает тип операции сервера карт. Чтобы
выполнить операцию GetCapabilities, REQUEST должен иметь значение «GetCapabilities».
FORMAT - дополнительный параметр, устанавливает формат метаданных сервиса.
Возможные значения формата для GetCapabilities перечисляются в элементе <Request>
<GetCapabilities><Format> метаданных. Имеет значение «text/xml».
В ответ на запрос GetCapabilities Gis WebService формирует XML документ
метаданных сервера для версии 1.3.0 WMS OGC. XML документ выводится в web - браузер
клиента [32].
47
Файл метаданных представляет собой XML документ параметров карт и допустимых
запросов к GIS WebService. Файл находится в корневом каталоге
WebService, имя файла
–
WMS.XML.
приложения GIS
Создание файла метаданных
выполняется
автоматически, входными данными являются файл проекта приложения GisWebServer –
Bin/MapParam.xml и файл описания сведения о сервере карт и может быть изменен в
текстовом или xml редакторе. общих метаданных – App_Data/GeneralMeta.xml.
Операция GetMap предназначена для получения рисунка карты. Выполняется, если в
запросе параметр REQUEST принимает значение GetMap.
Параметры http-запроса GetMap
Обязательные параметры запроса:
VERSION = 1.3.0
Версия запроса
SERVICE = WMS
Тип сервиса
REQUEST = GetMap
Имя запроса (операция)
LAYERS=layer_list
Список имен слоев (карт), разделенных запятой
STYLES=style_list
Список имен стилей, разделенных запятой
CRS=namespace:identifier
Имя референсной системы координат
BBOX=minx,miny,maxx,maxy
Габариты области вывода карты в указанной CRS
WIDTH=output_width
Ширина в пикселах рисунка карты
HEIGHT=output_height
Высота в пикселах рисунка карты
FORMAT=output_format
Выходной формат рисунка карты
Дополнительный параметр запроса:
EXCEPTOINS=exception_format
Формат сообщений об ошибках (XML)
VERSION - параметр должен иметь значение 1.3.0.
REQUEST = GetMap для выполнения операции «GetMap»
LAYERS – список слоев карт, возвращаемых по запросу «GetMap». Имена слоев
разделяются запятой. Допустимые имена слоев описываются в каждом элементе
<Layer><Name> метаданных сервера карт.
STYLES – список имен стилей. Каждому слою сопоставляется соответствующий по
положению в списке элемент списка стилей. Каждый слой списка LAYERS рисуется с
использованием сопоставленного стиля из списка стилей. Допустимые имена стилей слоя
перечисляются в элементе <Style><Name> внутри элемента слоя <Layer>
метаданных
сервера.
CRS – параметр указывает в какой референсной системе координат заданы значения
параметра BBOX. Значением параметра служит код системы координат. Код системы
координат задается по классификации European Petroleum Survey Group (EPSG), возможные
48
значения содержатся в элементе <CRS> запрашиваемого слоя. Параметр BBOX позволяет
клиенту запросить требуемый участок местности для отображения на карте. Значение BBOX
в запросе GetMap – две пары координат в виде «minx,miny,maxx,maxy». Значения
определяют габариты области в референсной системе координат, указанной в параметре
CRS. Например,
…BBOX=7414548,6165344,7421476,6171816&CRS=EPSG:28407&…
В данном фрагменте запрашивается участок топографической карты от минимальной
точки (6 165 344, 7 414 548) до максимальной точки (6 171 816, 7 421 476) в системе
координат 1942 года в проекции Гаусса Крюгера для зоны 7, что соответствует коду 28407 в
стандарте EPSG. Порядок следования координат (Y,X) в запросе определяется описанием
системы координат и для СК42, СК95 – это Y,X (easting, northing).
Параметры WIDTH, HEIGHT определяют размер создаваемого рисунка карты в целых
пикселах.
FORMAT – устанавливает желаемый формат вывода карты. В соответствии со
стандартом WMS OGC возможные значения графических форматов вывода карты
указываются в метаданных в элементе <Request><GetMap><Format>. Gis WebService
поддерживает вывод рисунков карты в формате графических файлов png.
Параметр EXCEPTOINS устанавливает формат вывода сообщений об ошибках.
Значение параметра по умолчанию – XML. Возможные значения параметра EXCEPTOINS
перечисляются внутри элемента <Exception> метаданных сервиса [7].
Ответ сервера на правильный запрос GetMap – png-рисунок карты, представляющий
пространственные данные слоя (карты) в указанном местоположении и в указанной
референсной системе координат с учетом запрошенного размера, формата и стиля карты. На
рисунке ниже показан результат выполнения сервером правильного запроса «GetMap»
рисунок 13.
49
Рис. 13
Результат запроса пространственных данных в браузере
Ответ сервера на запрос GetMap, содержащий ошибки, выводится как xml-сообщение.
Сервис позволяет одновременно выдавать сразу несколько слоёв в одном
изображении, при этом он совмещает эти данные. Данная возможность может потребоваться
при передаче или обновлении пространственной информации с совмещением спутниковой
съемки в виде растровых изображений и растрового изображения векторной карты.
Однако,
очень
часто
возникают
пространственные данные на определенную
ситуации,
когда
необходимо
получить
область с большим разрешением (крупным
масштабом), а возможности сервиса не позволяют выдавать картинку по протоколу HTTP
большую чем 5000 на 5000 пикселей (во многих случаях возможности передачи картинки
таких размеров намного меньше). Соответственно возникает вопрос, как передать и принять
такой объём информации. Автором разработана методика и алгоритм получения этих
пространственных данных.
Суть методики заключается в следующем:
1. Задание исходных параметров для загрузки данных
На данном этапе выбирается необходимая область для получения пространственных
данных. Для удобства использования данные возможно выбрать на карте или ввести в виде
рамки (координаты углов).
50
Необходимо выбрать параметры проекции поддерживаемые сервером и тип выходных
данных, а также масштаб(разрешение) получаемых данных
2. Расчет получаемых данных
На основании масштаба, разрешения и координат по формулам (4) и (5)
просчитывается количество пикселей, занимаемое запрашиваемыми данными. Затем по
формуле (12) рассчитывается кол-во запросов, которые необходимо осуществить к серверу.
QueryXcount =
Xcount
;
Size
QueryYcount =
Ycount
.
Size
(12)
Для вычисления габаритов изображения каждого запрос необходимо воспользоваться
формулой (13)
newxj = x1 + (QueryXcount - Xj)*Size*Pr,
new yi = y1 + (Yi-1)* Size *Pr,
(13)
newxj 1 = x1 + Size *Pr * (QueryXcount -Xj+1),
new yi 1 = y1 + Size *Pr * Yi.
где Xj = 1… QueryXcount, Yi = 1… QueryYcount, new – координаты соответствующих
углов изображения.
3. Формирование HTTP запроса.
На данном этапе, на основании формул представленных в пункте 2 и задаваемых
параметров пункта 1, формируется HTTP запрос к сервису для получения пространственных
данных.
4. Формирование общего изображения
Все запросы можно представить в виде множества H, состоящего из QueryXcount*
QueryYcount элементов.
На основании этого множества Н необходимо сформировать единое изображения
путем соединения граничных пикселей каждого из изображений по вертикали и горизонтали.
51
5. Трансформирование растра
В случае отличия проекции загружаемого изображения от проекции поддерживаемого
сервером необходимо осуществить трансформирование полученного изображения для
приведения его к необходимой проекции.
Схема получения пространственных данных через WMS сервис выглядит как на
рисунке 14.
1 этап – выбор области
2 этап – просчет и разделение запросов для
получения пространственных данных
Рис. 14
3 этап – склеивание и
трансформирование изображения
Получения пространственных данных через WMS сервис
2.4.2. Применение международного стандарта OGS WFS
Web Feature Service (WFS) представляет собой географический протокол передачи
информации, применяемый для обмена пространственными векторными данными в среде
Интернет. Вместо обмена географической информацией на уровне файлов, использование
протокола WFS предлагает прямой доступа к географической информации, а именно к
объектам векторной карты. Данная веб-служба позволяет клиентам извлекать или изменять
только те данные, которые они ищут, а не получать весь файл целиком, что значительно
ускоряет обмен данными и работу с полученным файлом [6]. Полученные данные затем
можно использовать для самых различных целей.
52
Данный сервис поддерживает не только получение пространственных данных, но и их
редактирование. В отличие от WMS сервиса WFS сервис дает доступ к векторным данным,
имеющимся на сервере. WFS сервис содержит более расширенный ряд запросов [9].

GetCapabilities (discovery operation)

DescribeFeatureType (discovery operation)

GetPropertyValue (query operation)

GetFeature (query operation)

GetFeatureWithLock (query & locking operation)

LockFeature (locking operation)

Transaction (transaction operation)

CreateStoredQuery (stored query operation)

DropStoredQuery (stored query operation)

ListStoredQueries (stored query operation)

DescribeStoredQueries (stored query operation)
Данные объектов выводятся в формате GML – международном стандарте ISO [13, 20]
19136:2007,
Geographic
Information
–
Geography
Markup
Language
(GML).
Использование GML позволяет передавать геоданные в едином стандарте независимо от
технологии создания данных и способов их хранения. Сервис обеспечивает получение
данных об объектах из наборов данных,
выполняет преобразование географических
координат объектов в указанные системы координат и преобразование форматов хранения
геоданных.
Для
получения
данных
GIS
WebFeatureService
поддерживает
операции
(запросы):GetCapabilities, GetFeature, DescribeFeatureType, ListStoredQueries,
DescribeStoredQueries, что соответствует классу Simple WFS OGC.
Запросы
кодируются
в
соответствии
с HTTP - протоколом и вводятся в виде
URL: http://host[:port]/path[?{name=[value]&}], где
http://host[:port]/path - адрес сервера (URL префикс);
name=value& - множество параметров запроса в виде пар имя = значение. Перечень
возможных параметров определяется для каждой операции сервиса.
Ответ операций GIS WebFeatureService выводится в формате XML/GML.
Ответ (responce) операций GIS WebFeatureService – файл, который передается клиенту
через Интернет. Текстовый вывод выполняется в XML (метаданные сервиса или сообщения
об ошибках), векторные данные выводятся в формате GML 3.2. Векторные данные объектов
53
запрашиваются из базы пространственных данных. Основными операциями для доступа к
пространственным данным являются GetCapabilities – получение метаданных с сервера и
GetFeature – получение векторной информации [51].
Операция GetCapabilities генерирует документ метаданных об имеющихся типах
объектов в базе пространственных данных и доступных операциях сервиса. Операция
GetCapabilities выполняется, если в запросе параметр REQUEST принимает значение
GetCapabilities.
Параметры запроса GetCapabilities
ACCSEPTVERSION = 2.0.0
Версия запроса
SERVICE = WFS
Тип сервиса
REQUEST = GetCapabilities
Имя операции (запроса)
OUTPUTFORMAT = GML/XML
Выходной формат операции

ACCEPTVERSION - дополнительный параметр, если используется должен
иметь значение 2.0.0.

SERVICE - обязательный параметр. Указывает тип сервиса. Должен иметь
значение WFS.

Чтобы
REQUEST - обязательный параметр, указывает тип операции сервера объектов.
выполнить
операцию
GetCapabilities,
REQUEST
должен
иметь
значение
«GetCapabilities».

OUTPUTFORMAT
-
дополнительный параметр, устанавливает формат
ответа.Должен принимать значение "application/gml+xml; version=3.2". Другие значения
параметра сервис не поддерживает.

GetCapabilities ответ (response)
В ответ на запрос GetCapabilities Gis WebFeatureService формирует XML документ
метаданных сервера для версии 2.0.0 WFS OGC. XML документ выводится в web - браузер
клиента.
Операция DescribeFeatureType
Операция DescribeFeatureType предназначена для получения информации об
источнике данных пространственных объектов, например имена полей и типах их данных.
Операция DescribeFeatureType возвращает XSD-схему описания типов объектов,
предоставляемых сервисом Gis WebFeatureService. Описание типов объектов в схеме
54
указывает как экземпляры объектов будут кодироваться при выводе, например, при
выполнении операции GetFeature.
DescribeFeatureType операция выполняется, если параметр REQUEST принимает
значение DescribeFeatureType.
Параметры запроса DescribeFeatureType
SERVICE = WFS
Тип сервиса
REQUEST=DescribeFeatureType
Имя операции (запроса)
список имен типов объектов карт, разделяемых
TYPENAMES
запятой
Для выполнения операции DescribeFeatureType, REQUEST должен иметь значение
«DescribeFeatureType».
Параметр TYPENAME может принимать значения имен, которые перечислены в
разделе FeatureTypeList в документе метаданных сервиса (значения элементов Name
в
FeatureType). Например
http://GisWfs.ru/Default.aspx?SERVICE=WFS&
REQUEST=DescribeFeatureType&
TYPENAMES=bsd:settlements
DescribeFeatureType ответ (response)
В ответе на запрос DescribeFeatureType Gis WebFeatureService сервис возвращает
XSD–схему
типов объектов, перечисленных в параметре TYPENAMES. Если параметр
TYPENAMES не задан, документ ответа содержит полную схему набора данных.
Операция GetFeature
Операция GetFeature предназначена для получения геометрических свойств и
атрибутивных характеристик пространственных объектов из базы геоданных в указанном
местоположении и в указанной референсной системе координат. Операция возвращает
клиенту фактические геоданные объектов в формате GML 3.2 (ISO 19136:2007), отобранных
в соответствии с параметрами запроса.
Выполняется, если параметр REQUEST запроса принимает значение GetFeature.
Запрос GetFeature может содержать выражение запроса одного или нескольких типов
объектов либо выражение на выполнение хранимого запроса (stored query) -GetFeatureById.
Выражение запроса типов объектов может состоять из имени одного типа, списка
нескольких
имен
типов,
разделенных
запятой,
либо
содержать
список
запросов
55
(множественный запрос). Запросы в списке отделяются друг от друга «( )». Например,
параметр
TYPENAMES=(ns1:FeatureType1,ns2:FeatureType2)(ns2:FeatureType2)
содержит
выражение для выполнения двух независимых запросов.
Сервер выполняет хранимый запрос GetFeatureById. Запрос GetFeatureById примает
один параметр ID и возвращает единственный объект, чей идентификатор совпал с
указанным значением параметра ID. В соответствии со стандартом OGC 09-025r1 хранимый
запрос GetFeatureById имеет идентификатор urn:ogc:def:query:OGC-WFS::GetFeatureById.
Например, вызывается хранимая процедура GetFeatureById для получения данных
одного объекта из базы пространственных данных сервера:
http://GisWfs.ru/Default.aspx?SERVICE=WFS&
VERSION=2.0.0&
REQUEST=GetFeature&
STOREDQUERY_ID=urn:ogc:def:query:OGC-WFS::GetFeatureById&
ID=0.N-45-015.A:16778779
Параметры запроса GetFeature.
Тип сервиса
SERVICE = WFS
Имя операции (запроса)
REQUEST = GetFeature
TYPENAMES =ns1:a1,..,ns2:aN
Список имен типов объектов
STOREDQUERY_ID=GetFeatureById Имя хранимого запроса. Для Simple WFS только
GetFeatureById
ID=id
Идентификатор объекта
SRSNAME
EPSG код системы координат
REQUEST = GetFeature для выполнения операции «GetFeature»
TYPENAMES – имен
типов объектов, которые возвращаются по запросу
«GetFeature». Имена типов объектов разделяются запятой. Допустимые имена типов
объектов в параметре TYPENAMES описываются в списке FeatureTypeList документа
Capabilities сервера Gis WebFeatureService. Может состоять из нескольких независимых
запросов (см. пункт 2.3).
STOREDQUERY_ID – имя хранимого запроса, который нужно выполнить с
операцией GetFeature. Gis WebFeatureService соответсвует классу Simple WFS OGC и
реализует обязательный хранимый запрос urn:ogc:def:query:OGC-WFS::GetFeatyreById.
Используется для запроса данных отдельного объекта базы пространственных данных.
ID – уникальный GML-идентификатор объекта.
56
SRSNAME – код системы координат. Параметр указывает в какой системе координат
WFS сервер должен представить геометрию объектов в документе ответа. Значение
параметра
SRSNAME может быть
wfs:DefaultCRS
или любое из значений списка
wfs:OtherCRS, указанное для данного типа объектов в документе«Capabilities». Если
параметр SRSNAME не указан в запросе, геометрические свойства объектов выводятся в
системе координат по умолчанию - wfs:DefaultCRS .
В Gis WebFeatureService могут применяться следующие системы координат:
EPSG:4326– геодезические координаты на эллипсоиде WGS-84;
EPSG:4480– геодезические координаты на эллипсоиде CGCS2000;
EPSG:4893–
геодезические
координаты
на
эллипсоиде
GRS-80,
NAD83
(NSRS2007);
EPSG:4923– геодезические координаты на эллипсоиде ПЗ-90.02, ГЛОНАСС;
EPSG:4937– геодезические координаты на эллипсоиде GRS-80 (ETRS89).
В общем виде значения параметра SRSNAME должны кодироваться в соответствии с
форматом:
urn:ogc:def:objectType:authority:version:<EPSG code> (см. OGC 07-092r2) , где
objectType и authority должны иметь значение «crs», а <EPSG code> - код системы координат
в базе данных EPSG. Например, srsName="urn:ogc:def:crs:EPSG::4480”.
GetFeature ответ (response)
Ответ сервера на правильный запрос GetFeature – gml-файл со структурой xml – набор
атрибутивных, географических и описательных данных, представляющих пространственные
данные объектов карты в указанном местоположении и в указанной референсной системе
координат.
Ниже показан результат выполнения сервером правильного запроса «GetFeature»
одного типа объектов - :Infrastructure. Запрос http://GisWfs.ru/WFS/Default.aspx?SERVICE=WFS&
REQUEST=GETFEATURE&
TYPENAMES=bsd:Infrastructure
GetFeature c GetFeatureById ответ (response)
Ответ операции GetFeature с хранимым запросом GetFeatureById включает данные
отдельного объекта набора данных, чей идентификатор совпал с указанным значением
параметра ID.
57
http://localhost/WFS/Default.aspx?REQUEST=GetFeature&SERVICE=WFS&
STOREDQUERY_ID=urn:ogc:def:query:OGC_WFS::GetFeatureById&ID=N-37-001:2
Ответ сервера на запрос GetFeature, содержащий ошибки, выводится как xmlсообщение.
Операция ListStoredQueries
Операция ListStoredQueries предназначена для получения информации о доступных
хранимых запросах сервиса Gis WebFeatureService.
Параметры запроса ListStoredQueries
SERVICE = WFS
Тип сервиса
REQUEST = ListStoredQueries
Имя операции (запроса)
ListStoredQueries ответ (responce).
Ответ
операции
ListStoredQueriesResponse,
ListStoredQueries
который
описывает
содержит
хранимый
корневой
запрос
элемент
GetFeatureById,
предоставляемый сервером пространственных объектов. Пример ответа ListStoredQueries
приводится ниже.
<wfs:ListStoredQueriesResponse
xmlns:wfs="http://www.opengis.net/wfs/2.0"
xmlns:bsd="http://gisinfo.ru/BSD/2011-06-10">
<StoredQuery id="urn:ogc:def:query:OGC-WFS::GetFeatureById">
<wfs:Title xml:lang="en">Get Feature By ID</wfs:Title>
<wfs:ReturnFeatureType>Hydrography</wfs:ReturnFeatureType>
<wfs:ReturnFeatureType>Towns</wfs:ReturnFeatureType>
</StoredQuery>
</wfs:ListStoredQueriesResponse>
Операция DescribeStoredQueries
Операция DescribeStoredQuery выводит подробные данные о хранимых запросах,
имеющихся на сервере Gis WebFeatureService.
Параметры запроса DescribeStoredQueries.
58
SERVICE = WFS
Тип сервиса
REQUEST = DescribeStoredQueries
Имя операции (запроса)
STOREDQUERY_ID= id1,…,idN
Список имен хранимых процедур
Сервер Gis WebFeatureService содержит хранимый запрос GetFeatureById, параметр
STOREDQUERY_ID
может
принимать
значение
«urn:ogc:def:query:OGC-
WFS::GetFeatureById».
DescribeStoredQueries ответ (responce).
Gis WebFeatureService выполняет хранимый запрос GetFeatureById, ответ операции
DescribeStoredQuery имеет вид:
wfs:DescribeStoredQueriesResponse xmlns:wfs="http://www.opengis.net/wfs/2.0">
<wfs:StoredQueryDescription id="urn:ogc:def:query:OGC-WFS::GetFeatureById">
<wfs:Title>Get Feature By ID</wfs:Title>
<wfs:Abstract>This stored query accepts a single argument, named "id" and of type
xsd:string,
and
shall
return
a
single
feature
with
the
identifier
specified
as
its
argument.</wfs:Abstract>
<wfs:Parameter name="id" type="xsd:String">
<wfs:Title>The Feature Id</wfs:Title>
<wfs:Abstract>The id of the feature to be returned</wfs:Abstract>
</wfs:Parameter>
</wfs:StoredQueryDescription>
</wfs:DescribeStoredQueriesResponse>
Вывод исключений
Сообщения сервера об ошибках выводятся в виде XML. Сообщение об ошибке
представляет собой элемент <ows:Exception> внутри элемента <ows:ExceptionReport >,
например:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<ows:ExceptionReport xmlns:ows="http://www.opengis.net/ows" version="2.0.0">
<ows:Exception exceptionCode="OperationNotSupported" locator="getfeatur" />
<ows:ExceptionText>Operation not supported: getfeatur</ows:ExceptionText>
</ows:ExceptionReport>
59
Атрибут «locator» используется для указания ошибочного значения, вызвавшего
исключение.
Возможные коды исключений приведены в таблице 1.
Таблица 1. Коды исключений сервиса Gis WebFeatureService.
Код ошибки
Текст сообщения
VersionNegotiationFailed
List of versions in AcceptVersion
parameter in
GetCapabilities operation request did not include any
version supported by this server
OperationNotSupported
Operation not supported by the server.
InvalidService
Request contains a Service not offered by the server.
InvalidFormat
Request contains a Format not offered by the server.
MissingParameterValue
Missing parameter
InvalidParameterValue
InvalidParameterValue n
OperationProcessingFailed
An error was encountered while processing the operatio
OperationParsingFailed
Operation parsing failed
Векторная информация на запрос GetFeature передается в текстовом виде в формате
GML, которая в дальнейшем должна быть интерпретирована и воспроизведена в ГИС.
Почему же используется именно этот формат данных?
С
самого
появления
географических
информационных
систем
обмен
пространственной информацией через сети Интернет постоянно вызывал сильную головную
боль у пользователей, так как разработчики использовали фирменные форматы,
затруднявшие взаимодействие между различными ГИС и их интеграцию с другими
программами. Просвет наметился только в 2001 г., когда организация Open GIS Consortium
(OGS,
www.opengis.org)
утвердила
стандарт
Geographic
Markup
Language
(GML),
основанный на языке XML (см. PC Week/RE, N 37/2000, с. 27). Напомним, что в формате
GML данные описываются тегами, специально разработанными консорциумом OGS для
географической информации, такой, как координаты или особенности рельефа. Вид ее
представления на экране (цвет, толщина и форма линии и т. д.) указывается с помощью
таблицы стилей. Таким образом, как и в XML, в GML содержание информации отделено от
способа ее представления. Это удобно не только для кодирования, но и для хранения и
передачи географических данных. При использовании этого формата приложения могут
получать пространственные данные из разных источников и манипулировать ими, например
объединяя их с непространственной и пространственной информацией. Ведь географические
60
сведения представляют ценность не столько сами по себе, сколько в совокупности с другими
данными. Так, программы определения местоположения людей или объектов удачно
дополняют системы управления взаимоотношениями с клиентами (CRM), а предложения об
услугах ресторанов становятся особенно полезными, если их вывести на карту, а затем
передать на сотовый телефон находящегося неподалеку прохожего (в ответ на его запрос).
Поэтому неудивительно, что GML сейчас стал наиболее распространенным форматом
обмена пространственными данными [70].
Согласно спецификации GML метрика картографических объектов может хранится в
виде градусов (для геодезических КС) или метрах (в плане). Не исключено хранение метрики
систем координат в радианах, футах, сантиметрах и других единицах измерения [10].
В атрибуте геометрических примитивов srsName указывается код EPSG, который
содержит информацию о системе координат точек метрики. В связи с тем, что количество и
параметры систем координат которые регистрируются на сервере OGC разнообразные, и
каждый
геодезист,
геодезическая
или
другая
фирма
(физическое
лицо)
может
самостоятельно зарегистрировать свою систему координат и получить код EPSG анализ
кодов не выполняется.
Конвертор ориентирован на распознавание двух типов координат, в градусах WGS84
или в метрах и имеет некоторые ограничения по использованию входных файлов:
- Все точки метрики и примитивы в пределах одного импортируемого файла, должны
быть закодированы в единой системе координат (с одним кодом EPSG).
- В связи с невозможностью автоматического определения формата метрики,
оператор, на базе описания системы координат по коду EPSG в ручном режиме, указывает
формат поступающей метрики (метры или градусы)
- Конвертор данной версии не рассчитан на обработку метрики, которая приходит в
плане в единицах отличных от СИ (футах, милях и.т.п), а также производных от Си
(километрах, сантиметрах, декаметрах и.т.п)
Конвертор обрабатывает следующие теги метрики согласно спецификации GML.
Картографические теги:
pos
позиция
coord
координата
координаты
coordinates
Point
точка
pointProperty
pointRep
характеристика точки
характеристика точки (старая версия)
61
location
положение
posList
список позиций (старая версия)
линейный объект
LinearRing
массив связанных координат (полилиния)
LineString
полигон
Polygon
набор полилиний
MultiLineString
boundedBy
рамка
MultiPoint
массив несвязанных точек (матрица точек)
MultiPolygon
набор полигонов (аналог площадного с подобъектами)
Некартографические теги
дуга по трём точкам
Arc
Circle
окружность по трём точкам
ArcByBulge
дуга по двум точкам и «ручке» *
ArcByCenterPoint
ArcString
набор окружностей
набор связанных дуг по набору трёх последовательных точек
ArcStringByBulge
полилиния с дугами
Структура GML файла достаточно разнообразна и позволяет описать практически
любой объект [37].
Подводя итоги, получение и обмен векторными данными на основании протокола
WFS сводится лишь в умении правильного написания запросов к серверу и интерпретации
полученных данных.
2.4.3. Применение международного стандарта OGC WCS.
Сервис покрытий GIS WebCoverageService предназначен для предоставления в среде
Интернет пространственной информации о рельефе местности в формате удобном для
анализа, моделирования и построения трехмерных моделей данных, описания условий
получения геоданных и описания характеристик сервера по предоставлению этих данных.
Сервис разработан в соответствии со спецификацией OGC (Open GIS Consortium) для
сервиса Web Coverage Service (WCS OGC) – OGC 09-110r4 версия 2.0.1. Использование
стандарта WСS OGC обеспечивает единый доступ для поиска, обмена и предоставления
62
геопространственных данных, создает возможности для взаимодействия ГИС-приложений и
веб-сервисов.
GIS WebCoverageService допускает выполнение трёх типов операций: получение
метаданных о доступных трёхмерных растровых моделях местности и возможностях
сервера, получение полного описания по одной или нескольким моделям местности и
получение самих данных в общепринятом формате (well-known coverage format). Операции
сервиса запрашиваться путем ввода HTTP-запроса к сервису.
Операция GetCapabilities
Операция предназначена для получения метаданных об имеющихся на сервере
покрытий - трёхмерных растровых моделях местности и возможностях сервера. Операция
GetCapabilities выполняется, если в запросе параметр REQUEST принимает значение
GetCapabilities.
Параметры http-запроса GetCapabilities
VERSION = 2.0.1
Версия запроса
SERVICE = WСS
Тип сервиса
REQUEST = GetCapabilities
Имя запроса (операция)
FORMAT = text/xml
Выходной формат метаданных сервиса
VERSION - дополнительный параметр, если используется должен иметь значение
2.0.1.
SERVICE
- обязательный параметр указывает, что необходимо выполнить WСS
сервис.
REQUEST - обязательный параметр, указывает тип операции сервера. Чтобы
выполнить операцию GetCapabilities, REQUEST должен иметь значение «GetCapabilities».
FORMAT - дополнительный параметр, устанавливает формат метаданных сервиса.
Возможные значения формата для GetCapabilities перечисляются в элементе <Request>
<GetCapabilities><Format> метаданных. Имеет значение «text/xml» [55].
Операция DescribeCoverage
Операция предназначена для получения метаданных полного описания по одной или
нескольким моделям местности в формате Xml используя международные стандарты GML и
SWE [].
Параметры http - запроса DescribeCoverage
63
VERSION = 2.0.1
Версия запроса
SERVICE = WСS
Тип сервиса
REQUEST = DescribeCoverage
Имя запроса (операция)
COVERAGEID = coverage_list
Список покрытий,
разделенных запятой
VERSION - дополнительный параметр, если используется должен иметь значение
2.0.1.
SERVICE
- обязательный параметр указывает, что необходимо выполнить WСS
сервис.
REQUEST - обязательный параметр, указывает тип операции сервера. Чтобы
выполнить
операцию
DescribeCoverage,
REQUEST
должен
иметь
значение
«DescribeCoverage».
COVERAGEID
-
список
доступных
покрытий,
возвращаемых
по
запросу
«GetCapabilities». Имена покрытий разделяются запятой. Допустимые имена покрытий
описываются в каждом элементе <wcs:CoverageSummary><wcs:CoverageId> метаданных
сервера.
Операция GetCoverage
Операция GetGoverage предназначена для получения информации о рельефе
местности в формате удобном для анализа, моделирования и построения трехмерных
моделей данных. Выполняется, если в запросе параметр REQUEST принимает значение
GetCoverage.
Параметры http-запроса GetCoverage
Обязательные параметры запроса:
SERVICE = WСS
Тип сервиса
REQUEST = GetCoverage
Имя запроса (операция)
COVERAGEID = coverage
Идентификатор поверхности
Дополнительный параметр запроса:
VERSION = 2.0.1
Версия запроса
FORMAT = output_format
Выходной формат поверхности
RESOLUTION = 10
Разрешение поверхности(точность, шаг)
DIMENSIONSUBSET = X
Ограничения для поверхности по оси Х
DIMENSIONSUBSET = Y
Ограничения для поверхности по оси y
SERVICE
- обязательный параметр указывает, что необходимо выполнить WСS
сервис.
VERSION - параметр должен иметь значение 2.0.1.
64
REQUEST = GetCoverage для выполнения операции «GetCoverage»
–
COVERAGEID
идентификатор
поверхности,
возвращаемый
по
запросу
«GetCoverage». Допустимые имена поверхностей описываются в каждом элементе
<wcs:CoverageSummary><wcs:CoverageId> метаданных сервера.
FORMAT – устанавливает желаемый формат вывода поверхности. В соответствии со
стандартом WСS OGC возможные значения форматов вывода карты указываются в
метаданных
в
элементе
<wcs:ServiceParameters>
<wcs:nativeFormat>.
GIS
WebCoverageService поддерживает вывод поверхностей в формате XML используя
международные стандарты GML и SWE.
DIMENSIONSUBSET - параметр указывающий на ограничения вводимые для оси
X(Lat) или Y(Long).
Для выдачи данных с ограничениями в проекции отличной от проекции исходных
данных
lat,http://www.opengis.net/def/crs/EPSG/0/4326(44.1,44.5)
long,http://www.opengis.net/def/crs/EPSG/0/4326(40,40.5)
Для выдачи данных с ограничениями в проекции исходных данных
x(10256.1,46545.5)
y(12436,45698.5)
http://www.opengis.net/def/crs/EPSG/0/ - параметр указывает в какой референсной
системе координат заданы значения параметра координат плоскости в скобках. Значением
параметра служит код системы координат. В GIS WebCoverageService можно запрашивать
слои в системе координат 1942 в проекции Гаусса Крюгера (СК 1942), в системе координат
1995 в проекции Гаусса Крюгера (СК 1995), в проекции Меркатора (UTM) на элипсойде
WGS84, в геодезической системе координат на эллипсоиде ПЗ 90.02. Всего поддерживается
более 5000 поддерживаемых систем отсчета (CRS).
Данный
сервис
позволяет
преобразовывать
проекции
на
лету,
поэтому
к
вышеперечисленным проекциям можно добавить такие проекции как: Цилиндрическая
прямая
равноугольная
Меркатора
на
шаре
EPSG:3395,
Обзорно-географическая
Широта/Долгота на шаре EPSG:4326, Цилиндрическая Миллера 54003.
Код системы
координат задается по классификации European Petroleum Survey Group (EPSG), возможные
значения
содержатся
в
элементе
<gml:Envelope>
запрашиваемого
слоя.
Перечень
используемых допустимых кодов систем координат приводится в Приложении 3 данного
документа.
65
Параметры DIMENSIONSUBSET позволяют клиенту запросить требуемый участок
местности. Появление данного параметра в строке запроса для каждой из оси уникально.
Значение в запросе – пары координат в виде "minx, maxx", " miny, maxy". Значения
определяют габариты области в референсной системе координат, указанной в параметре
EPSG.
Порядок следования координат (Y,X) в запросе определяется описанием системы
координат и для СК42, СК95 – это
Y,X (easting, northing).
Для проекций Обзорно-
географическая Широта/Долгота на шаре EPSG:4326, Цилиндрическая Миллера 54003
координаты указываются в градусах в системе WGS84.
Параметр RESOLUTION определяет разрешение поверхности, а именно её шаг
(точность) с которым представлен каждый из элементов поверхности. Единицы измерения
шага указывается в зависимости от значения референсной системы координат указанной или
опущенной в запросе. Например для СК42, СК95 - это метры, для EPSG:4326 – градусы
[21,22].
2.4.4. Получение данных из фондов.
В настоящий момент существуют большие банки пространственных данных,
накопленные за десятилетия на многие территории Российской Федерации, но часть этой
информации
неоцифровано [142], находятся в разрозненных форматах и неудобна для
использования.
Соответственно
необходим
мощный
механизм
по
преобразованию
накопленных данных в единый формат, удобный для использования, для предоставления и
публикации информации и принятия управленческих решений.
Наиболее распространенные форматы данных это формат sxf, geo tiff, jpeg, bmp, dxf,
форматы данных компаний MapInfo, ESRI, Панорама, Microstation, grd, klt, srtm. Всё
большую популярность набирают такие форматы данных, как kml, gpx, gml.
Для преобразования данных из всех вышеперечисленных источников необходимо
знание структуры входных и выходных данных
и умение по построению алгоритмов
преобразованию данных [67].
Совокупность всех растровых, векторных и матричных данных из различных
источников и будет составлять банк пространственных данных рисунок 15.
66
Рис. 15
Типы пространственных данных
2.5. Применение международных стандартов OGC для
обмена и предоставления пространственной информацией.
Для обмена и предоставления пространственных данных целесообразно использовать
международные стандарты OGC WMS, WMTS, WFS, WCS. Применение сервисов позволит
минимизировать трафик, ускорить процесс передачи данных, не потеряв детализированную
точность, при осуществлении запроса к данным. Применение сервисов позволит
использовать
различные
ГИС,
поддерживающие
данные
протоколы,
при
обмене
пространственной информацией, упростит и повысит надежность при передаче данных.
Сервисы
предназначены
для
предоставления
в среде
Интернет
пространственной
информации в виде векторных данных или графического изображения данных, описания
условий получения геоданных и описания характеристик. Использование стандартов
обеспечивает единый доступ для поиска, обмена и предоставления геопространственных
данных, создает возможности для взаимодействия ГИС-приложений, веб-сервисов и БПД.
67
При передаче и обмене пространственными данными размер данных для обновления или
запроса может насчитывать десятки или сотни гигабайт пространственной информации. В
большинстве случаев нет необходимости получать все эти данные, достаточно лишь только
их
часть
на
определенную
территорию,
в
зависимости
от
уровня
разделения
(государственный, федеральный, муниципальный, уровень предприятия). Также при
передаче и обмене пространственными данными через сети Интернет / Интранет необходимо
программное обеспечение, которое бы отображало на картах и снимках данные об объектах
из базы данных, имеющих территориальную привязку, выполняло просмотр, сортировку и
фильтрацию таблиц базы данных; имело функции масштабирования, скроллинга, изменения
размеров изображения карты, функции редактирования, выбора и поиска объектов карты по
различным критериям, измерения расстояний по карте и другие сервисные операции.
Автором показано, что для выполнения всех вышеперечисленных функций
необходимы геопорталы и геосервисы различных уровней (рисунок 17) [68].
Векторные данные
WFS сервис
Атрибутивные данные
Метаданные
Оператор
Векторные
объекты
Растровое
изображение
OLE объекты
(диаграммы, таблицы
и другие данные)
Матричные данные
WMS, WMTS сервис
Информация
WCS сервис
Диаграммы
Растровые данные
Преобразование
векторных данных в
растровые
Рис. 16
Схема взаимодействия сервисов и БПД
БПД
68
2.6. Организация распределенного доступа к данным, их
хранение и накопление
Так как банк пространственных данных будет содержать огромную информацию о
состоянии и внешнему виду земель и пользоваться им будет большое количество
пользователей в различных целях, поэтому нет необходимости о предоставлении всей
информации каждому пользователю. Например, «Борисовской зерновой компании» нет
необходимости иметь сведения об участках и состоянию земель в Краснодарском крае.
Соответственно
необходим
механизм
создания
распределенного
доступа
к
пространственным данным.
При накоплении больших объёмов информации необходимо четкое структурирование
и разделение данных, а также интерактивный доступ к картам, используемых в сельском
хозяйстве. Необходимость в разделении данных возникает на этапе распределения работы
по сотрудникам сельскохозяйственных компаний. Например, один отдел предприятия
занимается мониторингом движущихся объектов (тракторов, комбайнов, другой техники) на
карте и сбором статистической информации, другой – сбором и нанесением на карту
статистических и динамических сведений, полученных в результате обработки посевов
полей, внесения удобрений. Таких отделов может быть много, соответственно каждому
нужна своя карта сельскохозяйственных угодий, предназначенная только для их целей.
Причем для одних она нужна только для просмотра данных, для других - для редактирования
и сохранения полученной информации. Таким образом возникает проблема в распределении
необходимых карт, растров, матриц, статистической информации по пользователям одного
предприятия. Системой, позволяющей обеспечить удалённый доступ к картографическим
данным, может является ГИС Сервер [65].
Сервер предоставляет удаленный доступ к векторным картам, растрам и матрицам.
Соединение с сервером устанавливается по протоколу TCP/IP с использованием механизма
сокетов.
Между клиентом и сервером передаются двоичные данные – координаты объектов,
атрибуты, блоки данных растров и матриц. Поэтому для нормальной работы требуется
высокоскоростное соединение клиента и сервера, например, по сети Ethernet 100 Мбит/сек.
Размещение данных на сервере обеспечивает защиту данных от нелегального
копирования и изменения. Пользователь выбирает данные для работы по их условным
69
именам (алиасам). Векторные карты могут быть открыты для просмотра или для просмотра и
редактирования. Растры и матрицы доступны только для просмотра и выполнения расчетов.
Кроме того, все данные могут быть закрыты или открыты для копирования с сервера – в
обменные форматы, в буфер обмена или на другие карты.
Для настройки параметров работы сервера необходима программа по созданию групп
пользователей,
обладающих
различными
правами,
например
ГИС
Администратор.
Программа позволяет определять список пользователей, список данных и их свойства, что
позволяет настраивать ГИС Сервер 2008 для конкретного применения. Список доступных
данных формируется для каждой группы пользователей свой. Доступ пользователя к данным
производится по имени пользователя и паролю [56].
В программе ГИС Администратор 2008 проект представлен в виде дерева,
включающего в себя:
-
список пользователей,
-
список групп с указанием разрешенных данных,
-
список карт, растров и матриц.
Список пользователей, список данных и их свойства хранятся на сервере в файле
параметров GISSERVER.XML. Создание и редактирование файла параметров выполняется
администратором сервера. Списки паролей хранятся в файле параметров в зашифрованном
виде по алгоритму MD5 [139].
Для
настройки
проекта
рекомендуется
сначала
отобрать
картографическую
информацию. Пользователь может создавать иерархически устроенное дерево карт, растров
и матриц, объединять данные в разделы. Для карт, растров и матриц пользователь назначает
для работы условные имена (алиасы).
Все пользователи системы должны быть занесены в список пользователей с
назначением логина и пароля. Для разграничения доступа к данным администратор должен
вести
список
групп
пользователей.
Для
каждой
группы
назначаются
права
на
редактирование, просмотр и копирование данных. Права пользователя определяются
группой, к которой он принадлежит.
70
2.7. Публикация информации в закрытых сетях и сетях
Интернет.
Передача и обмен пространственными данными – это сложный и трудоемкий процесс,
размер данных для обновления или запроса может насчитывать десятки или сотни гигабайт
пространственной информации. В большинстве случаев нет необходимости получать все эти
данные, достаточно лишь только их часть на определенную территорию, в зависимости от
уровня разделения (государственный, федеральный, муниципальный, уровень предприятия).
Выход из данной ситуации это создание геопартолов и геосервисов различных
уровней.
GIS WebServer - серверное Web-приложение, предназначенное для создания
геопорталов, обеспечивающих доступ через сети Интернет/Интранет к электронным картам
и информации из баз данных. Приложение позволяет отображать на картах и снимках
данные об объектах базы данных, имеющих территориальную привязку. Выполняет
просмотр, сортировку и фильтрацию таблиц базы данных; имеет функции масштабирования,
скроллинга, изменения размеров изображения карты, функции редактирования, выбора и
поиска объектов карты по различным критериям, измерения расстояний по карте и другие
сервисные операции. При отображении интерактивной карты может использоваться
технология совместной обработки статических и динамических пространственных данных,
основанная на механизме работы с тайлами.
GIS WebServer – настраиваемое приложение. Имея корпоративную базу данных,
можно настроить работу приложения в соответствии с ее типом и структурой, определить
список используемых карт и их связь с таблицами, определить права доступа пользователей
к данным. Параметры настройки описываются в файле проекта с расширением .xml и могут
редактироваться. Они включают элементы общего описания приложения, описания таблиц
базы данных и наборов электронных карт, сертификаты пользователей. Настройки
выполняются в программе GIS WebAdministrator.
GIS WebServer предоставляет пользователю Web-интерфейс для работы с картами и
таблицами БД в виде сгенерированных Web-страниц. Вид и состав страниц определяется
описанием темы, выбранной в данный момент времени.
Программа GIS WebAdministrator используется для настройки логики работы GIS
WebServer, определения структур данных и Web-страниц, что позволяет адаптировать GIS
WebServer для конкретного применения. Параметры настройки включают элементы
описания, относящиеся к приложению в целом: название приложения, тип и имя базы
данных, строка подключения к БД, строки авторизации, а также элементы описания входных
71
данных - темы. Тема содержит список таблиц базы данных и перечень карт для совместного
использования (проект карт). Имеется набор настраиваемых параметров для описания
структуры таблиц БД, параметров связи карты и таблиц, вида отображения таблиц базы
данных и возможности их редактирования. Настройки сохраняются в файле проекта и
используются приложением GIS WebServer при работе [52].
В приложении GIS WebServer имеется возможность использования различных баз
данных: MS SQL Server, Oracle, MS Access и баз данных других типов через драйверы
ODBC.
Обеспечение
доступа
пользователей
через
Интернет
к
инфраструктуре
пространственных данных: электронным векторным, матричным, растровым картам,
снимкам, данным ДЗЗ и информации из баз данных – назначение серверного приложения
GIS WebServer. Обеспечивается работа с атласом карт, позволяющим интегрировать
различные пространственные данные. В приложении имеются функции масштабирования,
перемещения, изменения размера карты, отображения текущих координат курсора,
изменения состава отображаемых карт. Пользователи могут интерактивно создавать, удалять
и перемещать объекты карты. Выполняется поиск и фильтрация информации в базе данных и
на карте, поиск в карте по области, поиск по адресу и поиск перекрестков улиц для
крупномасштабных карт и планов городов, измерение расстояния по карте, создание на карте
пользовательских закладок, печать карты в файл. Для объектов карты выводятся
всплывающие подсказки, выполняется обработка гиперссылок в таблицах БД и в подсказках
на карте. Обеспечивается публикация новостей в формате RSS. Для автоматической
перерисовки карты у клиента при ее изменении на сервере, пользователь может настроить
частоту
обновления
карты
в
окне
браузера,
чем
обеспечивается
удаленный
многопользовательский доступ к оперативной информации [25].
В GIS WebServer можно использовать два способа формирования изображения
карты: динамическая растеризация векторной карты «на лету» или комбинированный вывод
статических и динамических пространственных геоданных, на основе использования
механизма тайлов.
При динамической растеризации изображения приложение напрямую обращается к
векторным данным, формирует в памяти рисунок карты и выводит его в браузер в
графическом виде. Данный способ получения изображения позволяет отображать в реальном
времени векторные геоданные, что важно при использовании интерактивной карты в
системах мониторинга транспорта, в работе диспетчерских центров, а также при хостинге,
имеющем ограничение дискового пространства. При запросе к карте время ответа сервера
складывается из времени создания рисунка и времени его передачи по каналам связи
72
клиенту. В случае недостаточно высокого быстродействия или загруженности каналов связи
временная задержка вывода рисунка карты становится заметной.
Для сокращения времени обслуживания запросов в GIS WebServer используется
технология
одновременного
вывода
в
браузер
статических
и
динамических
геопространственных данных [26]. Статические данные представляют собой растровый фон,
как множество готовых изображений карты – тайлов. Тайлы карты создаются заранее для
фиксированного набора масштабов карты и используются многократно. Динамические
пространственные геоданные (например, данные мониторинга, получаемые в реальном
времени) можно выводить в браузер поверх тайлов с целью обеспечения функций
клиентского взаимодействия с картой. Растровые рисунки тайлов кэшируются на клиенте
средствами Web-браузера, что уменьшает нагрузку на каналы связи. Для размещения файлов
растровых рисунков требуется дополнительное место на жестком диске. В GIS WebServer
применяется
механизм
идентификации
пользователей
для
защиты
обеспечения безопасности данных рисунок 17.
Рис. 17
Пример создания геопортала на основе БПД
информации
и
73
Ключ к надежной защите Web-узла IIS — использование имеющихся в распоряжении
администратора функций управления доступом. Для управления доступом можно
определять разрешенные типы файлов и операции (verb) HTTP, применимые к каждому типу
файлов; ограничивать обращения к определенному контенту по каналам IP; позволять или
запрещать запись, чтение и доступ к каталогам. Эти параметры можно настроить из
интерфейса пользователя IIS Manager в IIS 6.0 или через оснастку IIS консоли Microsoft
Management Console (MMC) в IIS 6.0 и более ранних версиях. А так же используя файлы
web.config. Кроме того, можно с успехом задействовать детальные файловые разрешения
NTFS и назначать отдельные разрешения для каждого типа контента и области Web-узла.
Стоит обратить внимание на разрешения для индивидуальных файлов. Нет
необходимости разрешать доступ по чтению к файлам .aspx, следует сбросить флажок
«Чтение» для всех .aspx-файлов из консоли IIS Manager. Такие же разрешения необходимо
установить и для папки Bin.
Файл настроек Param.xml хранится в папке Bin приложения. По-умолчанию IIS
запрещает доступ к содержимому этой папки, но если это не так, то проверьте, что для нее
сброшен флаг «Чтение» и что в ней находится файл web.config.
Следует запретить запуск сценариев и исполняемых файлов из папок App_Data,
App_LocalResources, Images, Doc, Temp.
Учетная запись IUSR_[Имя машины] обрабатывает анонимные запросы к Webресурсам. Назначая разрешения NTFS, следует предоставить доступ «Чтение» в анонимном
режиме и доступ «Чтение» для конкретных пользователей или групп в режиме с
аутентификацией. Если запретить учетной записи IUSR доступ «Чтение», например, к файлу
index.aspx, то анонимные пользователи Web не смогут обратиться к нему.
Средства аудита дают широкие возможности контроля за посетителями и операциями
веб-сервера. Рекомендуется регулярно выполнять аудит конфигурации сервера, чтобы
обнаружить области, которые могут допустить несанкционированный доступ. Используйте
встроенные служебные программы Windows, средства ведения журналов, встроенные в IIS.
Для обращения к Web-приложению пользователю достаточно ввести адрес ГИСсервера (URL) в Web-браузере: «http://Web-узел/виртуальный каталог/index.aspx».
Независимо от числа пользователей выполняется один экземпляр приложения GIS
WebServer. Дополнительное управление сервером может осуществляться через оснастку
Internet Information Services (IIS).
Приложение GIS WebServer предоставляет пользователю Web-интерфейс для работы
с картами и таблицами БД в виде сгенерированных Web-страниц. Вид и состав страниц
определяется описанием темы, выбранной пользователем в данный момент времени.
74
GIS WebServer для каждого пользователя запускает свой сеанс работы (Session), в
котором хранятся все параметры работы клиента – список открытых карт, текущий масштаб
отображения и т.д. Время простоя сеанса (timeout) составляет 20 минут. По истечении этого
времени все параметры сбрасываются, карты закрываются. Чтобы изменить это значение,
надо в файле web.config приложения (в виртуальном каталоге) в элементе <sessionState>
установить требуемое значение атрибута "timeout". Эти же настройки можно произвести
через консоль IIS на закладке ASP.NET (кнопка Edit Configuration).
Некоторые параметры текущего сеанса работы клиента сохраняются в cookie-наборах:
имя активной темы; имя, размер и масштаб отображения карты; имя отображаемой таблицы
базы данных. При старте сеанса пользователя параметры работы восстанавливаются из
cookie, если таковой имеется у клиента.
Пользователь может управлять работой GIS WebServer при помощи специальных
команд HTTP-запроса в URL. Команды HTTP-запросов приложения образуют протокол
внешнего взаимодействия GIS WebServer. При его использовании восстановление
параметров сеанса из cookie-набора не выполняется.
Указывая в запросе имя темы, имя проекта карт и/или имя таблицы базы данных,
пользователь определяет входные данные Web-формы. Параметры масштаба карты и
координаты точки на местности позволяют открыть карту в указанном масштабе и
положении. Перечисленные параметры можно использовать в комбинации с командными
параметрами HTTP-запроса. Командные параметры позволяют выполнять некоторые
действия над объектами карты, например, изменять состав отображаемых слоев карты или
выполнять поиск объектов карты. Например, запрос
http://81.23.105.3/GIS/index.aspx?sn=RN&sv=248640;240384;178205;171483&ls=mosco
w&vw=0&te=Theme1&mp=Maps&tb=Example предназначен для открытия темы «Theme1»,
набора карт «Maps» и таблицы БД «Example». В указанном наборе карт на листе карте
«moscow» выполнится поиск объектов по семантике с именем «RN», искомые значения
семантики «RN» перечислены в параметре sv.
75
2.8. Формирование тайловой структуры пространственных
данных
В
основе
работы
геопортала
лежит
тайловая
структура
предоставления
пространственных данных. Рассмотрим основные принципы создания такой тайловой
структуры на примере программы формирования изображений ImageryCreator.
Программа
формирования
карты
в
растровом
виде
для
WEB-приложений
предназначена для создания полного набора фрагментов изображений заданных размеров
(тайлов) в формате PNG, JPEG из проекта векторных, растровых и матричных
пространственных данных.
Целью формирования набора тайлов является ускорение отображения в WEBприложениях карт, содержащих большое количество объектов (более 1 000 000). Ускорение
отображения достигается методом кэширования изображения - отображение области
векторной карты подменяется на отображение области предварительно построенного растра,
который кэшируется на клиенте средствами WEB-браузера.
Для правильного отображения тайлов совместно с другими данными и определения
координат точек формируется паспорт карты в формате XML в виде файла с расширением
XPS. Карта, подготовленная к отображению в растровом виде, может отображаться на
клиенте в среде WEB-браузера совместно с динамически изменяемыми векторными
данными, синхронно передаваемыми из GIS WebServer версии 3.х и выше. Для этого паспорт
набора тайлов (XPS) включается в проект данных [69].
Для правильного отображения электронной карты совместно с другими данными и
определения координат точек формируется паспорт карты в формате XML в виде файла с
расширением XPS. Карта, подготовленная к отображению в растровом виде, может
отображаться на клиенте в среде WEB-браузера совместно с динамически изменяемыми
векторными данными, синхронно передаваемыми из GIS WebServer версии 3.х и выше. Для
этого паспорт карты (XPS) включается в проект данных.
Входными данными программы являются:
4) векторная карта в формате MAP, SIT, SXF,
5) пользовательские карты в формате SIT,
6) файлы проектов MPT,
7) матрицы слоёв, высот, качеств,
8) растры.
Выходными данными программы являются:
76
9) растровые данные в формате PNG, JPEG.
10) файл проекта в формате XML с расширением XPS.
По окончании процесса во вложенном каталоге карты …\Images\ содержится файл
проекта («Имя проекта.XPS») и построенные растры. Файл проекта содержит имена файлов
построенных растров, масштабы, привязку и ряд других данных. Данный файл (XPS)
предназначен для открытия векторных и растровых карт и может использоваться другим
WEB приложением, совместно с другими пространственными данными.
Алгоритм работы данной программы заключается в следующем:

Выбор основных пространственных данных для формирования тайловой
структуры

Настройка параметров отображения данных

Нарезка и структурирование пространственных данных
На первом этапе, осуществляется выбор векторных
карт, матриц
растров
необходимых для нарезки на тайловую структуру. На втором этапе, осуществлется
настройка отображения данных, выбираются состав объектов, необходимых для нарезки,
устанавливается палитра, тени, формат выходных данных, прозрачность для одновременного
отображения нескольких слоёв тайлов на одну территорию, например, внешний вид полей и
статистической информации в виде диаграмм по урожайности на данную территорию. На
третьем этапе, происходит нарезка пространственных данных на блоки тайлов (картинок) с
установленными размерами и параметрами. Нарезка осуществляется с левого верхнего угла
карты.
Для сохранения и привязки тайлов а также их структурирования служит файл
паспорта. Файл паспорта предназначен для хранения информации о местоположении,
названию и структуре растровых данных, привязки, разрешения. Данный файл создается
автоматически при выполнении программы. Если такой файл существует, то он будет
автоматически дополнен или изменен при выполнении программы. Файл паспорта имеет
расширение XPS и структуру, основанную на XML [54].
Пример файла:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<Passport>
<Version>1.0</Version>
<ImgRoot
Path="Images\"
Screen="4000"></ImgRoot>
VPlane="6174241,6"
HPlane="7403058,5"
77
<Creation Date="26.02.2010" Time="9:05:53"></Creation>
<Element HSize="256" VSize="256"></Element>
<NameTemplate Value="dir#row#coll#scale#ext" FileNameSep="_" FileNamePos="1"
DirValue="#row" ExtValue=".png" Length = "9">
</NameTemplate>
<DataList>
<Data Name="PODOLSK.MAP" Type=".MAP"/>
<Data Name="netexamp.sit" Type=".sit"/>
<Data Name="111_0_0.rsw" Type=".rsw"/>
<Data Name="222_0_0.rsw" Type=".rsw"/>
<Data Name="PODOLSK.MTW" Type=".MTW"/>
</DataList>
<ImagesList Count="1">
<Images Scale="100000" VMax="1" HMax="2" Extended=”.jpeg”>
</Images>
</ImagesList>
<ProjectList Version="1.0">
<Project Name="IMG">
<Projection
Type="Pulkovo95"
CentralMeridian="39.0"
ZoneNumber="7" FalseEasting="500000.0" FalseNorthing="0.0"/>
<Spheroid Type="Krassowsky 1940" Parm="6378245.0, 298.3"/>
<Datum Target="SGS 1985" DX="24.83" DY="-130.97" DZ="81.74" RX="0" RY="0" RZ="-0.13" M="-0.00000022"/>
</Project>
</ProjectList>
</Passport>
2.9. Автоматическое интеллектуальное обновление данных
Процесс формирования тайловой структуры пространственных данных процесс
долгий и трудоемкий, например на рисунке
показан момент окончания формирования
растровой карты России, базового масштаба 1 : 1 000 000, занимающей в вектором виде 95.7
МБ в формате SXF. Формирование растров выполнялось в масштабе от 1 : 5 000 000 до 1 :
78
200 000, содержащей 686 тысяч объектов на 40 листах, с размерами растров в несжатом
виде не более чем 2.7 ГБ. К основной карте было добавлено 46 матриц высот общим
объёмом 9.35 ГБ. Создание растров проводилось с включенными функциями антиалиасинга,
теней и режимом «Принтерный вид» на компьютере следующей конфигурации:
1) процессор: Intel Core2Duo – 2.4 ГГц;
2) оперативная память: 2 Гб;
3) жесткий диск: 320 Гб;
4) операционная система: MS Windows 7.
Время формирования растров 1сутки 20 часов. Всего создано 433 306 тайла в формате
png, с размерами каждого тайла 256*256 пикселей, общим объёмом фалов в 4,5 ГБ рисунок
18.
Рис. 18
Пример формирования тайлов
Для формирования карты России масштаба 50 000 и общим количеством файлов
около 17 миллионов, общим объемом 100 гб уйдет уже около двух недель работы. По этому
остро встает вопрос о необходимости разделения нарезки данных по зонам.
Программа ImageryCreator позволяет создавать, обновлять и дописывать тайлы по
различным масштабам одной или нескольких карт, растров, матриц. При этом старые тайлы,
формируемых масштабов, обновляются.
При наличии ключей защиты, возможно запустить данную программу на нескольких
компьютерах, для увеличения скорости создания тайлов, выбрав необходимые масштабы из
79
списка. В дальнейшем необходимо соединить файлы паспорта, скопировав строки тэгов
<Images> из первого файла паспорта, например “ <Images Scale="100000" VMax="1"
HMax="2">” во второй. И увеличив значение в тэге <ImagesList Count="">
на
соответствующее число.
Также в программу встроена функция частичной нарезки тайлов по строкам и
столбцам. Данная опция необходима для распараллеливания процессов нарезки тайлов на
несколько компьютеров. Например имеется карта, содержащая 4000 строк тайлов для
масштаба 10 000. Процесс создания тайлов такой карты займёт несколько суток. При
разделении данного масштаба на нескольких компьютерах, увеличится скорость создания
тайлов в несколько раз. В дальнейшем необходимо будет лишь перенести нарезанные тайлы
в банк пространственных данных.
Процесс распределения данных выглядит следующим образом рисунок 19:
Данные из БПД
БПД
Сформиованные тайлы
Настроечный файл для
разделения ПД
Computer
Computer
Computer
Computer
Копии запущенных программ
ImageryCreator
Рис. 19
Распределения данных на нескольких системах
80
Формирование и наполнение БПД тайловыми данными требует больших временных,
и вычислительных операций. Но как быть с постоянно меняющимися данными? Конечно для
этого можно выделить операторов, которые следили бы за изменением векторных,
матричных или растровых данных, но что если объем этих данных исчисляется сотнями
гигабайт информации, или меняется и утоняется всего лишь часть – уследить за изменением
всех параметров простому оператору невозможно, да и процесс новой перестройки тайловой
основы долгий. Например, размер данных, необходимый для функционирования БПД на
территорию Краснодарского края составляет 2 терабайта (для Регионального уровня,
состоящего из набора карт и данных ДЗЗ). Поэтому остро встает вопрос об автоматизации
данного процесса. Автор предлагает структуру новой «Автоматическая интеллектуальной
системы» (АИС), которая бы сама анализировала и перестраивала измененные области
данных [59].
Ниже на рисунке 20 представлена схема работы АИС.
Оператор
АИС
Анализ и обработка измененных
пространственных данных
Обновленные
данные
Математическое
ядро системы
Журнал транзакций
Обработанные
данные
БПД
Карты, растры,
матрицы,
тематические
диаграммы
Построение
матрицы состояния
системы для
обновления данных
Анализ
состояния
системы
Текущие состояние
системы (в
матричной форме)
Обобщенная матрица
состояния
пространственных данных
Обновленные
тайловые данные
Рис. 20
Графическое ядро
Схема функционирования АИС
Распишем более подробно работу данной системы.
На первом этапе, оператор изменяет, добавляет, удаляет пространственные данные,
беря или добавляя их в БПД. Для изменения данных используется ГИС, ведущая журнал
транзакций. АИС анализирует изменения БПД. В качестве основных параметров сравнения
могут выступать – размер и дата изменения файла.
На втором этапе, данные из БПД попадают в математическое ядро системы, в
котором происходит анализ и сравнение предыдущего состояния системы и новых
измененных данных. Для векторной информации этот анализ заключается в изменении и
81
обработке внешнего вида объекта. На основе журнала транзакций ГИС – АИС устанавливает
какие объекты изменены. Далее математическое ядро системы
виртуально воссоздает
пространственное положение в тайловой модели нового и старого состояния объекта и
определяет территорию для обновления данных. Для растровой информации, например
форматов rsw, mtr и других, которые имеют блочную структуру, анализируется контрольная
сумма каждого блока и в случае её несоответствия определяется пространственное
положение в тайловой модели нового и старого состояния растровой информации.
На третье этапе, информация, полученная из математического ядра системы,
анализируется, и на основе неё строится виртуальная матрица обновления тайлового
пространства, состоящая из 0 и 1.
Соответствующие поля этой матрицы говорят о
необходимости изменения тайлов. Данная матрица может постоянно изменяться и
дополняться, поскольку АИС может уже выполнять обновления БПД. АИС должна являться
фоновой системой, которую возможно программировать на обновление в определенный
промежуток времени и следить сразу за несколькими проектами БПД (территориями).
Поэтому после завершения времени, выделенного на обновление, необходимо сохранять
состояние тайлового пространства в виде матрицы состояния системы. В случае, если
имеется уже новая матрица состояния и старая еще не завершена, необходимо объединить
обе матрицы состояний и сохранить их.
На четвертом этапе, матрица состояния системы накладывается на тайловое
пространство, и на основании функций ядра происходит построение тайловых данных и
запись их в БПД.
Рассмотрим подробнее процесс получения виртуальной матрицы состояния системы.
Начальное состояние АИС выражается 0 матрицей Z, говорящей о том, что система
находится в состоянии покоя, и обновление или нарезка тайлового пространства не
осуществляется. Размер данной матрицы соответствует количеству тайлов для текущего
масштаба M.
0 матрица
Начальное состояние системы:
 z11
Z  
 z y1
z1 x 
, z  0, y  1, ycount, x  1, xcount
z yx  yx
Виртуальная матрица состояния системы АИС
выражается формулой.
m
(14)
представлена в следующем виде и
82
Виртуальная матрица состояния системы
АИС m  АИС m | ВИРТоб m (15)
 Tm
АИС m   11
 Tm
 y1
Tm 
1x 
, y  1, ycount , x  1, xcount , m  1, mcount
Tm 
yx 
mcount
- кол-во используемых масштабов представления данных
xcount
- кол-во тайлов для текущего масштаба m по оси х
ycount
- кол-во тайлов для текущего масштаба m по оси у
(16)
Соответствующие члены данной матрицы говорят о необходимости создания
определённого тайла.
Чтобы определить виртуальную матрицу обновления тайлового пространства,
необходимо понять и проанализировать, какие типы данных возможны при её
формировании. Всё пространство данных можно разделить на три типа: векторная, растровая
или матричная информация.
Виртуальная матрица обновления растровой информации
 Рm

11
ВИРТрастр
 k
m k  Pm
 k y '1
m  1, mcount , k  1, kcount


, y '  1, y 'count , x'  1, x'count ,
Pm

k y ' x' 
Pm
k 1x '
x'count
- кол-во тайлов для текущего масштаба m растра k по оси х
y'count
- кол-во тайлов для текущего масштаба m растра k по оси у
kcount
- кол-во растров для текущего масштаба m
Виртуальная матрица обновления матричной информации
(17)
83
 Mm

n 11
ВИРТматр

mn  M m
n y ''1

m  1, mcount , n  1, ncount


, y ' '  1, y ' 'count , x' '  1, x' 'count ,
Mm

n y '' x '' 
Mm
n 1x ''
x' 'count
- кол-во тайлов для текущего масштаба m матрицы n по оси х
y ' 'count
- кол-во тайлов для текущего масштаба m матрицы n по оси у
ncount
(18)
- кол-во матриц для текущего масштаба m
Виртуальная матрица обновления векторной информации
 Km

s 11
ВИРТкарт

ms  Km
 s y '''1
m  1, mcount , s  1, scount


, y ' ' '  1, y ' ' 'count , x' ' '  1, x' ' 'count ,
Km
(19)

s y ''' x ''' 
Km
s 1x '''
x' ' 'count
- кол-во тайлов для текущего масштаба m векторной карты s по оси х
y ' ' 'count
- кол-во тайлов для текущего масштаба m векторной карты s по оси у
scount
- кол-во векторных карт для текущего масштаба m
Тогда общая матрица обновления должна выражаться следующей формулой:
Виртуальная матрица обновления
Scount
K count
N count
1
1
1

(Z | ВИРТкарт
)|
(Z | ВИРТрастр
)|
(Z | ВИРТматр
) (20)
m 
ms 
mk 
mn
ВИРТоб
84
Рис. 21
Рис. 22
БПД до автоматического обновления.
БПД после автоматического обновления.
Преимущества: АИС как составная часть ГИС позволит не только обновить данные в
автоматическом режиме в указанное время, но и сократит время на обновление этих данных
[121,122].
Например, при отсутствии данной функции пришлось бы перестроить всю область из
18 тайлов, с ней все го лишь 7 тайлов рисунок 21 и рисунок 22.
85
2.10. Концептуально функциональная модель применения
БПД.
Применение всех выше перечисленных и разработанных методик, протоколов и
систем позволяет сформировать единый БПД, на основании которого возможно вести учет,
мониторинг и осуществлять различного вида деятельность для нужд сельского хозяйства.
Обобщенная модель функционирования и работы с БПД для различных уровней
представлена на рисунке.
На данной схеме под геопорталом подразумевают такой сервер по работе с данными,
при котором выполняются следующие функции: отображение, масштабирование, поиск и
выделение объектов, редактирование и создание объектов, запрос атрибутивных данных.
Рассмотрим обобщенную модель функционирования БПД на уровне Агрохолдинга. Пусть
имеется БПД с уже существующими данными. АИС по данным из БПД строит тайловую
модель местности, на основании которой и функционирует Геопортал. Оператор «А»
выезжает на поле для определения уровня содержания фосфора, калия и других веществ.
Поскольку большинство современных приборов позиционирования оснащено каналом для
передачи и принятия данных по GPRS, то уровни содержания веществ заносятся напрямую в
Геопортал, который передаёт изменившиеся данные в БПД. АИС выявляет изменение БПД и
перестраивает изменившуюся часть тайлового пространства. При этом изменившиеся
данные сразу же отображаются на Геопортале и видны всем пользователям, имеющим
доступ к такой информации. В это же время оператор «Б» получает сигнал об изменении
данных. В локальной среде он на основании прав доступ под управлением ГИС Сервера
получает информацию о содержании веществ в векторном виде и строит в ГИС
тематическую карту содержания веществ в почве. Диаграмма сохраняется в БПД и АИС
перестраивает тайловое пространство. Оператору «В», находящемся не в локальном
пространстве, требуются данные по содержанию веществ в почве, он на основании
протоколов передачи данных WMS, WMTS получает тематическую карту, подложку, по
протоколу WCS матрицу высот, на основании протокола WFS векторные данные (точки
замеров). Редактирует полученные данные, внося в них показатели предыдущих лет, и по
протоколу WFS передаёт данные в БПД. Измененную информацию анализирует АИС и
перестраивает тайловое пространство [60]. Руководитель агрохолдинга, открывая свой
ноутбук видит на геопортале всю необходимую информацию для принятия управленческих
решений рисунок 23.
86
ГИС (Gis WebServer)
Оператор
Внесение изменений,
создание объектов,
осуществление
мониторинга
АИС
Тайловые
данные на
запрашиваемую
территорию и
статистическая
информация
Измененные
данные
Обновленные
тайлы
Геопортал
Тайловая
информация
БПД
Рис. 23
ГИС
сервер
Обновленные
данные
Среда
интернет
Применение протоколов WMS для
передачи растровых, матричных
данных, диаграмм и WFS для
передачи векторных данных и
статистической информации
Локальная
среда
Объекты,
изменения и
новые данные
Векторные, растровые, матричные
данные, диаграммы,
статистическая информация
ГИС
Передача изменных
данных по протоколу
WFS
Оператор
Концептуально - функциональная модель применения БПД
ГИС
Оператор
87
Распределение данных из БПД государственного уровня идет по нисходящей
лестнице к региональному, муниципальному уровню и уровню предприятия. Обмен
данными между БПД возможен по протоколам WMS, WMTS, WCS и WFS и передачей
файловой информации ни рисунке 24.
Муниципальный
уровень
Предприятие/
холдинг
БПД
Региональный
уровень
Государственный
уровень
БПД
БПД
БПД
БПД
БПД
БПД
БПД
БПД
БПД
Рис. 24
Обмен пространственными данными на различных уровнях
Выводы: в результате исследований и изысканий предложен инкрементальный метод
формирования
детализирующая
и
наполнения
сущность
-
БПД.
Для
объект
данного
карты.
метода
Разработана
представлена
методика
основная
получения
пространственных данных из геопорталов, на основании данной методики предложены
обобщенные формулы для получения пространственных данных из геопорталов и
геосервисов различного назначения. Усовершенствована методика получения и обмена
пространственными
данными
между БПД.
Для
данной
методики
предложены и
88
усовершенствованы международные стандарты по передаче пространственной информации
OGS WMS, WFS, WCS. Автором разработана новая автоматическая интеллектуальная
система, позволяющая оперативно обновлять электронные карты, находящиеся в БПД. Для
использования БПД в различных областях разработана концептуально - функциональная
модель применения БПД.
89
3. Реализация и апробация на примере программного
обеспечения обработки и создания пространственных
данных ЗАО «КБ Панорама».
Все методики, модели, АИС, подходы к накоплению данных, технологии обработки и
распределения информации реализованы и апробированы в программных продуктах ЗАО
«КБ Панорама». Рассмотрим эти продукты подробнее.
3.1. ГИС Карта 2011
Это универсальная геоинформационная система, имеющая средства создания и
редактирования электронных карт, выполнения различных измерений и расчетов,
оверлейных операций, построения 3D моделей, обработки растровых данных, средства
подготовки
графических
документов
в
электронном
и
печатном
виде,
а
также
инструментальные средства для работы с базами данных.
В состав данной ГИС входят ряд прикладных задач, предназначенных для
выполнения различных функций, в состав которых входят разработанные автором методики.
1. Снимки с сервера Google.
Данная задача представляет собой загрузчик снимков с сервера Google. По выбранной
территории, объекту на карте, группе объектов или координатам области определяется
размер загружаемых данных. Устанавливается разрешения необходимое для снимков
(степень приближения). Затем загружаются снимки, склеиваются и так как проекция
снимков может отличаться от текущей проекции карты, то выполняется трансформирование
данных по описываемой в главе 2 методике. При наличии матрицы высот, возможно
автоматическое создание и обобщение снимков и матрицы в 3D модель местности рисунок
27. Методика загрузки снимков представляет собой определение габаритов загрузки,
состоящую из набора тайлов, склеиванию тайлов и их трансформированию. Здесь весь
земной шар разделен на равномерные области – тайлы рисунок 25 и рисунок 26 [71].
90
Рис. 25
Рис. 26
Просмотр снимков Google
Результат загрузки данных с сервера Google
91
Рис. 27
Совмещение матрицы высот и снимков Google для построения 3D модели
местности
2. Снимки с сервера DigitalGlobe.
Данная задача представляет собой загрузчик снимков с сервера DigitalGlobe. По
выбранной территории или координатам области определяется размер загружаемых данных.
Устанавливается разрешения необходимое для снимков (степень приближения). Затем
загружаются снимки, склеиваются и так как проекция снимков может отличаться от текущей
проекции карты, то выполняется трансформирование данных по описываемой в главе 2
методике. Отличие данной задачи от предыдущей заключается в способе доступа к снимкам.
Здесь нет разделения на тайлы, а информация запрашивается по одному или нескольким
снимкам. На одну территорию доступно множество снимков, которые возможно выбрать в
меню «Список снимков». При наличии матрицы высот, возможно автоматическое создание и
обобщение снимков и матрицы в 3D модель местности на рисунке 28.
92
Рис. 28
2.
Загрузка снимков DigitalGlobe
Импорт векторных данных из формата GPX, KML, GML, MP.
Для всех вышеперечисленных форматов технология получения векторных данных
практически одинакова и заключается лишь в разборе и анализе структуры входного файла,
и установки соответствий кодов из классификатора ресурсов ГИС Карта 2011 и входных
форматов. Для KML, GML – это анализ шаблонов рисунок 30 и рисунок 31, для GPX и MP –
это установка и анализ внутренних кодов форматов рисунок 29 и рисунок 32.
Порядок конвертирования следующий :

Выбор входного файла GPX, KML, GML, MP.

Выбор выходных данных

Выбор классификатора

Настройка соответствий входных и выходных кодов

Настройка семантических характеристик (атрибутивных данных)
93

Настройка параметров конвертации

Нанесение объектов и открытие получившихся данных.
На рисунке 34 представлен результат обработки данных.
Рис. 29
Рис. 30
Импорт данных из формата GPX
Загрузка данных из KML
94
Рис. 31
Рис. 32
Импорт данных из формата GML
Загрузка данных из Польского формата
95
Рис. 33
3.
Результат загрузки векторных данных
Загрузка и просмотр пространственных данных по протоколам
WMS, WFS, WCS.
На основании протоколов WMS, WCS и WFS в ГИС Карту 2011 встроены основные
механизмы по передаче и обработке пространственных данных с различных серверов.
Для загрузки и просмотра пространственных данных на пользовательской карте
необходимо указать адрес сервера, выбрать необходимые слои или области для загрузки,
установить параметры запроса, загрузить и отобразить данные на карте.
В ГИС Карту 2011 также встроен механизм для просмотра на уже имеющиеся
территорию списка пространственных данных с трансформированием «на лету» в проекцию
карты. Данная возможность добавлена в меню «Список данных» рисунок 34 и рисунок 35.
96
Рис. 34
Загрузка данных по протоколу WFS
Рис. 35
Загрузка данных по протоколу WMS
Векторные данные с сервисов WFS можно подключить через раздел меню Файл Геопорталы карт(WFS) - Открыть карту или Добавить карту. Доступ к некоторым
97
сервисам может осуществляться на основании уникального ключа, выданного конкретному
пользователю для просмотра и загрузки определённой информации рисунок 36.
Для любого сервиса WFS возможно настроить яркость, контраст, цветовую гамму,
порядок отображения слоёв.
Данные с сервисов WFS могут отображаться в необходимой пользователю проекции с
помощью пункта меню Параметры - Текущие параметры проекции.
Открытие в отдельном окне данных с произвольных сервисов возможно с помощью
кнопки в основном меню.
Рис. 36
Загрузка векторных данных по протоколу WFS в новом окне
Для открытия данных с сервиса в диалоге нужно выполнить следующие
действия:
1. Запустить программу, в появившемся диалоге в поле «URL адрес
сервиса»
указать
URL
адрес
сервиса
(http://gisserver.ru/Panorama/wfs/default.aspx).
2. Нажать на кнопку «Подключиться».
3. Выбрать необходимые данные, указав один или несколько слоёв.
4. Нажать на кнопку «Открыть» для запуска процесса получения
информации с сервиса.
98
Возможно комбинирование различных типов данных: геопорталов,
векторных данных, матричных данных, растровой информации рисунок 37.
Рис. 37
Совмещение векторной карты с сервисов VirtualEarth и WFS
Встроенные функции клиента WFS-сервиса необходимы для удаленного
подключения, отображения и редактирования векторных данных. Подключение
к WFS-сервису осуществляется на основании стандартов OGC 09-025r1 Web
Feature Service и ISO/DIS 19142 для языка GML. Одновременно могут быть
открыты данные с любого числа WFS-сервисов совместно с данными с
геопорталов, данными с ГИС Серверов, локально открытыми данными. Для
повышения скорости работы с WFS-сервисом поддерживается кэширование
данных на клиенте.
Пространственные данные передаются в формате GML, в соответствии с
выбранной
прикладной
схемой.
Для
обмена
данными
цифровых
топографических карт может быть применена прикладная схема, описанная в
документе "Спецификация данных для обмена цифровыми топографическими
картами в формате GML". Операции создания, удаления или изменения
объектов выполняются в режиме транзакций. Это повышает надежность работы
программы,
обеспечивает
отмену
любых
изменений
и
корректное
редактирование данных при одновременном доступе нескольких клиентов к
WFS-сервису. Функции клиента WFS-сервиса могут использоваться для
совместной работы ГИС различных производителей на любых платформах.
99
Подключение к WFS-сервису осуществляется на основании стандартов OGC
09-025r1 Web Feature Service и ISO/DIS 19142 для языка GML.
Матричные данные с сервисов WСS можно подключить через раздел
меню Файл - Геопорталы матриц (WCS) - Открыть карту или Добавить
карту. Доступ к некоторым сервисам может осуществляться на основании
уникального ключа, выданного конкретному пользователю для просмотра и
загрузки определённой информации.
Для любого сервиса WСS возможно настроить яркость, контраст,
цветовую гамму, порядок отображения слоёв рисунок 38.
Открытие в отдельном окне данных с произвольных сервисов возможно с
помощью кнопки в основном меню.
Рис. 38
Загрузка матричных данных по протоколу WСS в новом окне
Для открытия данных с сервиса в диалоге нужно выполнить следующие действия:
1. Запустить программу, в появившемся диалоге в поле «URL адрес сервиса» указать
URL адрес сервиса, например (http://sptialdb.net/wсs/wcs.aspx).
2. Нажать на кнопку «Подключиться».
3. Выбрать необходимые данные, указав слой.
100
4. Нажать на кнопку «Открыть» для запуска процесса получения информации с
сервиса.
Возможно комбинирование различных типов данных: геопорталов, векторных
данных, матричных данных, растровой информации рисунок 39.
Рис. 39
Встроенные
Совмещение векторной карты с матрицой высот с сервисов WСS
функции
клиента
WСS-сервиса
необходимы
для
удаленного
подключения, отображения и использования матричных данных. Подключение к WСSсервису осуществляется на основании стандартов OGC 09-110r4 Web Coverage Service.
Одновременно могут быть открыты данные с любого числа WCS-сервисов совместно с
данными с геопорталов, данными с ГИС Серверов, локально открытыми данными. Для
повышения скорости работы с WCS-сервисом поддерживается кэширование данных на
клиенте.
Пространственные данные передаются в формате XML, в соответствии со стандартом
OGC. Функции клиента WCS-сервиса могут использоваться для совместной работы ГИС
различных производителей на любых платформах.
Поддержка протоколов OGC WCS, WFS, WMS, WMTS и TMS позволяет ГИС
Панорама с любого рабочего места удаленно открывать карты, снимки и покрытия,
необходимые для анализа, моделирования и использования в различных областях.
4. Подключение геопорталов
Геопортал можно подключить через меню геопорталов, открываемое через кнопку на
главной панели Ведение списка геопорталов, или введя параметры запроса в диалоге
101
Открыть карту на WMS\WMTS сервисе, вызываемом через кнопку на главной панели
Подключиться к геопорталу, или через диалог Список данных, или задачу Легенда
карты или чеерез главное меню Файл - Геопорталы снимков(WMS) - Открыть карту
или Добавить карту.
ГИС поддерживает более 27 форматов запросов данных к геопорталам, 5 стандартных
международных матриц, более 5 000 проекций, определённых по коду EPSG. В стандартное
меню входит более 30 геопорталов, более 120 слоёв данных (Рисунок. 10). Список
поддерживаемых форматов запросов и состав меню геопорталов приведен в настроечном
файле wmslist.xml.
Доступ к некоторым геопорталам может осуществляться на основании уникального
ключа, выданного конкретному пользователю для просмотра и загрузки определённой
информации (примерами таких сервисов являются Космоснимки и Совзонд).
Возможно добавление в меню новых геопорталов и слоев, а также редактирование
существующих с помощью кнопки "Настроить геопорталы" рисунок 40.
Для любого геопортала возможно настроить яркость, контраст, цветовую гамму,
порядок отображения, цвет прозрачного фона.
Данные с геопорталов могут отображаться в необходимой пользователю проекции с
помощью пункта меню Параметры - Текущие параметры проекции.
Открытие в отдельном окне данных с произвольных геопорталов, не входящих в
меню, возможно с помощью кнопки "Подключиться к геопорталу" рисунок 41. Добавление
данных с произвольных геопорталов к существующей карте возможно с помощью диалога
Список данных, в котором нужно выбрать закладку "Геопорталы" и нажать кнопку
"Добавить" рисунок 41.
102
Рис. 40
Список геопорталов
103
Рис. 41
Загрузка данных геопортала в новом окне
Для открытия данных с геопортала в диалоге нужно выполнить следующие действия:
1. В диалоге в поле «URL адрес сервиса» указать URL адрес сервера, например
(http://85.159.40.101/panorama/wms/default.aspx) или выбрать из списка доступных сервисов.
2. Нажать на кнопку «Подключиться».
3. Выбрать необходимые данные для загрузки, указав слой и нажав на кнопку
«Добавить». Чтобы убрать слой из загрузки, необходимо нажать на кнопку «Убрать».
4. Нажать на кнопку «Открыть» («Добавить» или «Установить») для запуска процесса
загрузки и отображения пространственной информации с сервера.
104
Рис. 42
Совмещение векторных данных и данных с геопортала OpenStreetMap
Возможно комбинирование различных типов данных: геопорталов, векторных
данных, матричных данных, растровой информации рисунок 42.
Рис. 43
Настройка геопортала
105
Для отображения геопорталов в пользовательском режиме создан инструментарий для
настройки данных с геопортала рисунок 43.
3.2 ГИС Сервер
ГИС Сервер предназначен для осуществления распределенного доступа к картам в
локальной сети. Доступ к пространственным данным на ГИС Сервере осуществляется через
ГИС Карту 2011. Пользователь может открыть векторные карты, растры или матрицы в
отдельном окне или добавить к ранее открытым данным. В заголовке диалога Открыть
данные на ГИС Сервере отображается имя пользователя. Диалог содержит три закладки –
карты, растры и матрицы. В каждой закладке содержится список соответствующих данных.
Каждый элемент списка для наглядности имеет цветную иконку для указания прав доступа –
чтение, редактирование, копирование.
При выборе требуемого элемента и нажатии кнопки Открыть в ГИС появится новое
окно, содержащее изображение выбранных данных. Если выбранные данные уже были
открыты в ГИС, то новое окно не будет открыто. Если при открытии данных возникла
ошибка, то на экран будет выдано сообщение с информацией об ошибке.
Чтобы добавить данные к открытой карте – необходимо выбрать в одном из списков
требуемый элемент и нажать кнопку Добавить. В списке карт для добавления могут быть
выбраны только пользовательские карты (SIT).
Для настройки доступа к картам используется программа ГИС Администратор.
ГИС Сервер 2011 – служба Windows Services, предназначенная для обеспечения
удаленного круглосуточного доступа к пространственным данным пользователей программ
ГИС Карта 2011, Панорама-Редактор, ГИС Навигатор 2011, Панорама 2011 Мини и других
программ, разработанных в среде GIS ToolKit версии 11 или ГИС-Конструктор для Linux.
Сервер предоставляет удаленный многопользовательский доступ к различным видам
пространственных данных: векторным, растровым и матричным. Соединение с сервером
устанавливается по протоколу TCP\IP с использованием механизма cокетов. Размещение
пространственных данных на сервере обеспечивает защиту данных от нелегального
копирования и изменения и повышает надежность работы при коллективном редактировании
данных. Пользователь выбирает данные для работы по их условным именам (алиасам).
Векторные данные могут быть открыты для просмотра или для просмотра и редактирования.
Растры и матрицы доступны только для просмотра ивыполнения расчетов. Кроме того, все
данные могут быть закрыты или открыты для копирования с сервера – в обменные форматы,
в буфер обмена или на другие карты.
106
Авторизация пользователей выполняется либо путем ввода и передачи на ГИС Сервер
в зашифрованном виде имени пользователя и пароля, либо автоматически на основе данных
учетных записей доменных пользователей Active Directory (Windows авторизация).
ГИС Администратор 2011 – программа, предназначенная для настройки параметров
работы ГИС Сервер 2011 рисунок 44. Программа позволяет определять список
пользователей, список данных и их свойства, что позволяет настраивать ГИС Сервер 2011
для конкретного применения. Список доступных данных формируется для каждой группы
пользователей свой. Доступ пользователя к данным производится по имени пользователя и
паролю. Список пользователей, список данных и их свойства хранятся на сервере в файле
параметров GISSERVER.XML. Создание и редактирование файла параметров выполняется
администратором сервера. Списки паролей хранятся в файле параметров в зашифрованном
виде по алгоритму MD5.
Рис. 44
Распределение доступа к пространственным данным
107
3.3 GIS WebServer
GIS WebServer - серверное Web-приложение, разработанное по технологии ASP.NET
с использованием компонентов AJAX Control Toolkit, и функционирующее под управлением
Internet Information Services (IIS) в среде .NET Framework 3.5.
GIS WebServer предназначен для публикации в сетях интернет/интранет электронных
карт и информации из баз данных. Приложение позволяет отображать на карте данные об
объектах базы данных, имеющих территориальную привязку, выполнять просмотр и
сортировку таблиц базы данных; имеет функции масштабирования, скроллинга, изменения
размеров изображения карты, функции поиска и выбора объектов карты, публикации
новостных лент в формате RSS. Имеется возможность использования различных баз данных:
MS SQL Server, Oracle, MS Access и баз данных других типов через драйверы ODBC. Доступ
к данным осуществляется посредством Web-браузера. Поддерживается работа с основными
типами браузеров: MS Internet Explorer 7.0 и выше, Mozilla/5.0 (FireFox) и выше, Opera 7.0 и
выше.
GIS WebAdministrator - программа для настройки логики работы GIS WebServer,
определения структур данных и Web-страниц, позволяет адаптировать ГИС-сервер для
конкретного применения. Параметры настройки включают элементы описания, относящиеся
к приложению в целом: название приложения, тип и имя базы данных, строка подключения
к БД, строки авторизации, а также элементы описания входных данных - темы. Тема
содержит список таблиц базы данных и перечень карт
для совместного использования
(проект). Имеется набор настраиваемых параметров для описания структуры таблиц БД,
параметров связи карты и таблиц, вида отображения таблиц базы данных и возможности их
редактирования. Настройки сохраняются в xml-файле конфигурации и используются ГИСсервером при работе рисунок 45.
108
Рис. 45
Пример работы GIS WebServer
3.4 ImageryCreator
Программа формирования карты в растровом виде предназначена для создания
полного набора фрагментов изображений карт заданных размеров (тайлов) по выбранному
масштабному ряду в формате PNG. Целью формирования набора растров является ускорение
отображения в WEB-приложениях карт, содержащих большое количество объектов (более 1
000 000) на основе механизма тайлов.
Ускорение
отображения
достигается
методом
кэширования
изображения
-
отображение области векторной карты подменяется на отображение области предварительно
построенного растра, который кэшируется на клиенте средствами WEB-браузера.
Для правильного отображения растризованной карты совместно с другими данными
и определения координат точек формируется паспорт карты в формате XML в виде файла с
расширением XPS.
Пространственные данные, подготовленная к отображению в растровом виде, могут
отображаться на клиенте в среде WEB-браузера совместно с динамически изменяемыми
109
векторными данными, синхронно передаваемыми из GIS WebServer версии 4.х и выше. Для
этого паспорт набора тайлов (XPS) включается в проект данных программы GIS WebServer.
Входными данными программы являются:

векторная карта в формате MAP, SIT, SXF,

пользовательские карты в формате SIT,

файлы проектов MPT,

матрицы слоёв, высот, качеств,

растры.
Выходными данными программы являются:

растровые данные в формате PNG, JPEG.

файл проекта в формате XML с расширением XPS.
По окончании процесса во вложенном каталоге карты …\Images\ содержится файл
проекта («Имя проекта.XPS») и построенные растры. Файл проекта содержит имена файлов
построенных растров, масштабы, привязку и ряд других данных. Данный файл (XPS)
предназначен для открытия векторных и растровых карт и может использоваться другим
WEB приложением, совместно с другими пространственными данными рисунок 46.
Рис. 46
Схема
целесообразности
Пример работы ImageryCreator
применения
информационного
обеспечения
пространственных данных, иерархическая структура состава пространственных данных,
инкрементальные подходы и обобщенная модель функционирования и применения БПД для
110
осуществления мониторинга применены для создания геопортала агрохимической службы
Белгородский. По районам Алексеевский, Вейделевский, Красненский, Ровеньской,
Губкинский, Ракитянский, включающие около 60 предприятий и холдингов созданы более
300 тематических карт, отражающих состояние земель сельскохозяйственного назначения
(гумус, калий, фосфор, степень кислотности и др) рисунок 47.
Рис. 47
Тематические карты
3.5 Сравнение аналогов и прототипов
С целью выявления оптимального программного обеспечения для создания тайловой
основы большого объёма автором был проведён эксперимент. В эксперименте тестировались
и сравнивались предложенная и разработанная автором программа ImageryCreator и аналог
компании ArcGIS – Arc2Earth.
Тестирование проводилось на серийном компьютере с процессором Intel Core i73770K с 16 Гб оперативной памяти, встроенной видеокартой с памятью в 256 Мб,
расширенной до 1 Гб стандартными настройками BIOS и жесткими дисками (4 HDD по 1
Тб).
В качестве исходных данных были выбраны карты на территорию России, общим
объёмом 16 Гб, состоящих из 88 карт, 5 матриц с различной точностью и 6.5 миллионов
объектов.
Стоимость минимального программного обеспечения необходимого для нарезки
тайлов оценивается как 49 000 руб. для ImageryCreator (на основании сайта gisinfo.ru). Для
ArcGIS – Basic (ArcMap) 70600 руб. + модуль Arc2Earth – 21240 руб (на основании сайта
allsoft.ru), итого 91840 руб.
В результате эксперимента было создано 152 980 416 тайлов, общим объёмом 2.5 Тб.
Тайлы создавались в формате png с прозрачностью и разрешением 32 бит на пиксель, общим
111
размером одного тайла 256 на 256 пикселей. ImageryCreator создал за 1 сутки 19 часов 27
минут и 15 секунд все 152 980 416 тайлов. Скорость создания составляет 58667,26 тайла в
минуту. За 15 часов 5 минут и 34 секунды или 905.34 минуты модуль Arc2Earth создал 16512
тайлов, дальнейшее формирование было прервано. Скорость создания тайлов модулем
Arc2Earth составляет 18.24 тайла в минуту. Таким образом ImageryCreator в 3216.4 раз
быстрее своего аналога Arc2Earth.
Сведём полученные данные в таблицу.
Оценка по критериям производится путём присуждения баллов в соответствии со
шкалой таблицы 2.
Таблица 2. Шкала присуждения баллов.
Оценка
Отлично
Хорошо
Удовлетворительно
Плохо
Неудовлетворительно
Балл
4
3
2
1
0
Оценка
“Неудовлетворительно”
присваивается
также,
если
у
тестируемого
программного продукта данная функция отсутствует, либо критерий не применим.
Сравним аналоги и прототипы без учета весовых коэффициентов в таблице 3:
Таблица 3. Сравнение аналогов и прототипов без учета весовых коэффициентов.
Критерий
Уровень
Arc2Earth
ImageryCreator
3
4
автоматизации
процессов (кол-во минимальных
нажатий
кнопок
для
запуска
процесса формирования талйлов)
1 (18.24 тайла в 4 (58667,26 тайла в
Скорость работы
Стоимость
Кол-во
выходных
подключения
2 (91840 руб)
4 (49 000 руб)
png 8, jpg)
jpg)
2 (5)
4 (более 30)
2
2
14
21
и
нарезки данных по геопорталам
(учитывается
минуту)
форматов 4 (png 32, png 24, 3 (png 32, png 24,
данных
Возможность
минуту)
кол-во
подключемых геопорталов)
Выявление
ошибочной
информации (ведение журналов)
Итого
112
Наиболее важными критериями при учете весовых коэффициентов являются
стоимость и скорость создания тайлов.
Таблица 4. Сравнение аналогов и прототипов с учетом весовых коэффициентов.
α
Критерий
Уровень
автоматизации
процессов
Arc2Earth
ImageryCreator
0,75
1
(кол-во 0,1
минимальных нажатий кнопок для запуска процесса
формирования тайлов)
0,4
Скорость работы
0,25
(18.24
тайла
в
минуту)
0,3
Стоимость
0,5
(91840
руб)
0,1
Кол-во выходных форматов данных
1
(png
32,
png 24, png
8, jpg)
1
(58667,26
тайла в минуту)
1 (49 000 руб)
0,75
(png
32,
png 24, jpg)
Возможность подключения и нарезки данных по 0,05
геопорталам
(учитывается
кол-во
подключемых
0,5 (5)
1 (более 30)
0,5
0,5
0.5
0.95
геопорталов)
Выявление
ошибочной
журналов)
Итого
информации
(ведение 0,05
На основании полученных результатов можно построить график, из которого видно,
что ImageryCreator в несколько тысяч раз быстрее и производительнее своего аналога
Arc2Earth рисунок 48.
113
60000
50000
40000
ImageryCreator
Arc2Earth
30000
20000
10000
0
тайлов в минуту
Рис. 48
Сравнение скорости создания тайлов
Выводы: на основании разработанных методик создан ряд программных продуктов и
приложения, необходимых для улучшения методов обработки, обмена, обновления и
использования электронных карт и пространственных данных. Все разработанные и
предложенные
методики
внедрены
в
соответствующее
программное
обеспечение.
Результаты апробации подтверждаются справками о внедрении и патентами на программные
продукты в приложении 1.
114
Заключение
На основании проведенных исследований поставленные цели достигнуты.
К
основным результатам работ необходимо отнести следующие:
1.
обеспечения
Разработана
графовая
пространственных
модель
данных
обоснования
и
выбора
иерархическая
информационного
структура
состава
пространственных данных, необходимая для осуществления мониторинга.
2.
Разработан инкрементальный метод формирования и наполнения БПД
информацией. С применением инкрементальных методов созданы тематические карты,
отражающие состояние пространственных данных для функционирования геопорталов.
3.
Для
осуществления
мониторинга
земель
подключены
разнообразные
источники пространственных данных, расположенные на геопорталах, и разработана
методика формирования пространственных данных, полученных из геопорталов. Для данной
методики предложен ряд формул по получению пространственных данных. Всего
подключено более 120 различных слоёв данных.
4.
На основании международных стандартов OGC WMS, WMTS, WFS, WCS
разработана обобщенная методика обмена и отображения пространственных данных для
БПД, используемого в ГИС различного назначения.
5.
Разработана
и
внедрена
автоматическая
интеллектуальная
система
формирования и обновления электронных карт большого объёма для функционирования и
поддержания БПД в актуальном состоянии. Для АИС предложена виртуальная матрица
обновления тайлового пространства, матрица состояния системы. Предложен ряд формул по
функционирования данной системы.
6.
Разработана концептуально - функциональная модель применения БПД с
использованием АИС. На основании данной модели развёрнуты геопорталы специального
назначения.
115
Список литературы
1
ГОСТ 28441-90. Картография цифровая. Термины и определения. – М.: ИПК
Изд. стандартов, 2008. – 7с.
2
ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений.
Единицы физических величин. – М. :Изд. стандартов, 2002. - 41 с.
3
ГОСТ Р 50828-95. Геоинформационное картографирование. Пространственные
данные, цифровые и электронные карты. Общие требования. – М.: ИПК Изд. стандартов,
1996. - 23с.
4
ГОСТ
Р
52055-2003.
Геоинформационное
картографирование.
Пространственные модели местности. Общие требования. – М.: ИПК Изд. стандартов, 2003. 8с.
5
ГОСТ Р ИСО/МЭК 15408-2002. Информационные технологии. Методы
обеспечения безопасности. Критерии оценки безопасности информационных технологий. М.: Изд-во стандартов, 2002.
6
Hartman, R. Focus on GIS Component Software. Featuring ESRI s MapObjects.
OnWord Press / R. Hartman. - 1997. - 346 p.
7
Masó, J. OpenGIS Web Map Tile Service Implementation Standard / K. Pomakis,
N. Julià, J. Masó. - OpenGIS Implementation Standart. - 2010. -114 p.
8
Masó, J. OpenGIS Web Map Service (WMS) Implementation Specification / K.
Pomakis, N. Julià, J. Masó. - OpenGIS Implementation Standart. - 2006. -85 p.
9
Panagiotis, A. OpenGIS Web Feature Service 2.0 Interface Standard / A. Panagiotis,
Vretanos. - OpenGIS Implementation Standart. - 2010. -239 p.
10
Portele, C. OpenGIS Geography Markup Language (GML) Encoding Standard / C.
Portele. - OpenGIS Implementation Standart. - 2007. - 426 p.
11
Rozenberg, I.N. The Geoinformation approach / V.Ya. Tsvetkov, I.N. Rozenberg //
Eurupean Journal of Natural History. − 2009. − № 5. − p. 102 -103.
12
Snyder, J.P. An Album of Map Projection. U.S. Geological Survey professional
paper / J.P. Snyder, P.M. Voxland. – Washington. - 1989. – 1453 p.
13
Tsvetkov, V.Ya. Information objects and information Units / V.Ya Tsvetkov //
Eurupean Journal of Natural History. − 2009. − № 2 . − p. 99.
14
Tsvetkov, V.Ya. Logic units of information systems / V.Ya. Tsvetkov // Eurupean
Journal of Natural History. − 2009. − № 2 . − p. 99-100.
15
Tsvetkov, V.Ya. Opposition Variables as a Tool of Qualitative Analysis / V.Ya.
Tsvetkov // World Applied Sciences Journal. -2014. - 30 (11). - р. 1703-1706.
116
16
Tsvetkov, V.Ya. Worldview Model as the Result of Education / V.Ya. Tsvetkov //
World Applied Sciences Journal. -2014. - 31 (2). – р. 211-215.
17
Tsvetkov, V.Ya. Information Interaction as a Mechanism of Semantic Gap
Elimination / V.Ya. Tsvetkov // European Researcher, 2013, Vol.(45), № 4-1, p. 782- 786.
18
Tsvetkov, V.Ya. Information Situation and Information Position as a Management
Tool / V.Ya. Tsvetkov // European Researcher, 2012, Vol.(36), № 12-1, p. 2166- 2170.
19
Tsvetkov, V.Ya. Systems analysis in geoinformatics / V.Ya. Tsvetkov // European
Journal of Technology and Design, 2013, Vol.(2), № 2, p. 135-140.
20
Tsvetkov, V.Ya. Global Monitoring / V.Ya. Tsvetkov // European Researcher, 2012,
Vol.(33), № 11-1, p. 1843- 18.
21
Web-сервис покрытий GIS WebCoverageService / Алексеев, С.А., Беленков,
О.В., Железняков, А.В., Железняков, В.А. - Свидетельство о государственной регистрации
программы для ЭВМ. - № 2013613870. - 17.04.2013.
22
Web-сервис покрытий GIS WebCoverageService x64 / Алексеев, С.А., Беленков,
О.В., Железняков, А.В., Железняков, В.А. - Свидетельство о государственной регистрации
программы для ЭВМ. - № 2013613869. - 17.04.2013.
23
Whiteside, A. Definition identifier URNs in OGC namespace / A. Whiteside. -
OpenGIS Implementation Standart. - 2009. -40 p.
24
Абросимов,
А.
В.
Перспективы
применения
данных
дистанционного
зондирования Земли из космоса для повышения эффективности сельского хозяйства в
России. / А. В. Абросимов, Б. А. Дворкин // Пространственные данные. – 2008. - №4. – с. 37.
25
Атре, Ш. Структурный подход к организации баз данных./ Ш. Атре; перевод с
англ. А. А. Александрова, В. И. Будзко – М.: Финансы и статистика, 1983. – 317 с. 24 см.
26
Беленков, О. В. Технология публикации пространственных данных на
геопорталах / О. В. Беленков // Геопрофи. – 2011. - № 2. - с.14-17.
27
Берлянт, А. М. Геоинформатика: наука, технология, учебная дисциплина / А.
М. Берлянт // Вестник Моск. ун-та. – 1992. – № 2. – с. 16 – 23.
28
Бойко, В. В. Проектирование баз данных информационных систем. / В.В.
Бойко, В.М. Савинков - М.: Финансы и статистика, 1989. – 351 с.
29
Борзов, А.Ю. Сравнительная оценка различных методов трансформирования
растрового изображения / А.Ю. Борзов // Геопрофи. – 2010. - № 5 – с.10-13
30
Васенин,
В.А.
Автоматизированная
система
тематического
анализа
информации / В.А. Васенин, С.А. Афонин, А.С. Козицын // Прил. к журн. «Информационные
технологии» №4/2009: — М.: Изд-во «Новые технологии», 2009. – 53с.
117
31
Васкевич, Д. Стратегии клиент/сервер. Руководство по выживанию для
специалистов по реорганизации бизнеса. / Д. Васкевич; пер. с англ. - Киев: Диалектика, 1996
– 398с.
32
Вознесенская, М.Е. Итеративный подход построения электронных карт / М.Е.
Вознесенская, В.А. Железняков, В.Я. Цветков // «Кадастр недвижимости» . - 2010 - №2. – с.
104-106
33
Гаврилова, Т. А. Базы знаний интеллектуальных систем. / Т. А. Гаврилова, В. Ф
Хорошевский – СПб: Питер, 2001. – 384 с.
34
Геоинформатика / А.Д. Иванников, В.П. Кулагин, А.Н. Тихонов, В.Я. Цветков.
- М.: МаксПресс. – 2001. -349 с.
35
Гилуа, М.М. Множественная модель данных в информационных системах. /
М.М. Гилуа - М.: Наука, 1992. – 40 с.
36
Горев, А. Эффективная работа с СУБД. / А. Горев, Р. Ахаян, С. Макашарипов.
– СПб. – 1997. – 94 с.
37
Гореткина, Е. Третье рождение GML. / Е. Гореткина // Журнал «PCWeek/RE». -
№393. -2003. –c.27.
38
Гридасов, Г.С. Разработка технологии управления судном по уклонениям от
заданной линии пути с использованием судовой спутниковой навигационной аппаратуры :
дис. канд. техн. наук : 05.22.19 / Г.С. Гридасов. –Новосибирск. – 2009. – 164 с.
39
Грушвицкий, Р. Проектирование в условиях временных ограничений:
компиляция проектов.- Компоненты и технологии / Р. Грушвицкий, М. Михайлов. -2007. –
No.12. – с. 46-50.
40
Демиденко,
А.Г.
Ведение
цифрового
фонда
материалов
инженерных
изысканий / А.Г. Демиденко, А.А. Каримова // Инженерные изыскания. – 2011. - № 11. –
с.32-35.
41
Демиденко, А.Г. Модель данных для обработки материалов инженерных
изысканий в ГИС "Карта 2008" / Р.А. Демиденко, А.Г. Демиденко // Геопрофи. – 2010. - № 2.
– с.14-17.
42
Демиденко, А.Г. Модель пространственных данных для решения задач
регионального управления // ГЕОМАТИКА. – 2010. - № 1 – с.50-53.
43
Демиденко, А.Г. Построение агрономической ГИС / А.Г. Демиденко, А.В.
Трубников, И.В. Слива // ГЕОМАТИКА. – 2009. - № 2 – с.56-61.
44
Демиденко, А.Г., Современные технологии для обработки данных инженерно-
геологических изысканий // Инженерные изыскания. – 2008. - № 7. – с.41-44.
118
Джексон, Г. Проектирование реляционных баз данных для использования с
45
микро - ЭВМ. - М.: Мир, 1991.
Дрейзин, В.Э. Типизация задач и методы анализа и поддержки принятия
46
решений в геоинформационных автоматизированных системах управления / В.Э. Дрейзин //
Информационные технологии. - 2003. - №3. - с. 2-8.
Дулин, С.К. Об одном подходе к структурной согласованности геоданных /
47
С.К. Дулин, И.Н Розенберг // Мир транспорта.- 2005. - № 3.- с. 16-29.
Дышленко,
48
С.Г.
Построение
корпоративных
ГИС
на
основе
банка
пространственных данных / С.Г. Дышленко // Геопрофи. – 2010. - № 1. – с. 20-23.
Дышленко, С.Г. Разработка технологии адаптивного проектирования ГИС :
49
дис. канд. техн. наук : 25.00.35 / С.Г. Дышленко. – Москва. – 2011. – 131 с.
Елтаренко, Е. Оценка аппаратных и программных средств по многоуровневой
50
системе критериев / Е. Елтаренко, М. Сергиевский // Компьютер-пресс. -1998. – 32 с.
Железняков,
51
[Электронный
ресурс]
В.А.
/
GIS
В.А.
WebFeatureService.
Железняков,
О.
Руководство
Нефедьева.
-
пользователя.
Режим
доступа:
http://gistoolkit.ru/download/doc/giswebservicedoc.pdf
Железняков, В.А. GIS WebServer. Руководство администратора. [Электронный
52
ресурс]
/
В.А.
Железняков,
В.
Патейчук,
О.
Нефедьева
-
Режим
доступа:
http://gistoolkit.ru/download/doc/giswebserveradmin.pdf
Железняков, В.А. GIS WebService. Руководство пользователя. [Электронный
53
ресурс]
/
В.А.
Железняков,
О.
Нефедьева.
Режим
-
доступа:
http://gistoolkit.ru/download/doc/giswebservicedoc.pdf
Железняков, В.А. ImageryCreator. Руководство пользователя. [Электронный
54
ресурс] / В.А. Железняков. - Режим доступа: http://gistoolkit.ru/download/doc/imgcreatordoc.pdf
Железняков, В.А. Web сервис покрытий GIS WebCoverageService. Руководство
55
пользователя.
[Электронный
ресурс]
/
В.А.
Железняков.
-
Режим
доступа:
http://gistoolkit.ru/download/doc/giswebwcsservicedoc.pdf
Железняков, В.А. ГИС Сервер. Руководство пользователя. [Электронный
56
ресурс]
/
О.В.
Беленков,
В.А.
Железняков.
-
Режим
доступа:
http://gistoolkit.ru/download/doc/gisserver.pdf
57
Железняков, В.А. Инкрементальный метод проектирования электронных карт /
В.А. Железняков, В.Я. Цветков // Инженерные изыскания. -2011. - № 1. - с. 66-68.
58
Железняков, В.А. Инкрементальный метод создания электронных карт / В.Я.
Цветков, В.А. Железняков // Сборник материалов Шестой Общероссийской конференции
119
изыскательских
организаций
«Перспективы
развития
инженерных
изысканий
в
строительстве в Российской Федерации» − Москва, 2011. – с. 234-236.
Железняков, В.А. Интеллектуальное обновление данных в банке данных
59
земель
сельскохозяйственного
назначения
/
В.А.
Железняков,
В.Я.
Цветков
//
Международный научно - технический и производственный журнал "Науки о Земле" - 2012.
-№2. - с. 73-79.
60
Железняков, В.А. Интеллектуальное обновление информации в банке
геоданных / В.А. Железняков // Инженерные изыскания. -2012. - № 5. - с.76-79.
61
Железняков, В.А. Новые возможности ГИС «Панорама» / А. Г. Демиденко, С.
Г. Дышленко, В. А. Железняков, В. Я. Цветков // Кадастр недвижимости. - 2010 - №3. – с.
101-103.
62
Железняков, В.А. Мультимасштабная электронная карта как основа системы
учета земель / В. Я. Цветков, В. А. Железняков // Международный электронный научно практический журнал "Государственный советник". - 2014 - №1(5). – с. 29-38.
63
Железняков,
В.А.
Опыт
построения
систем
учета
земель
сельскохозяйственного назначения / В.А. Железняков, Р.А. Демиденко // Инженерные
изыскания. - 2009. - №11. – с. 40-43.
64
Железняков, В.А. Опыт создания сельскохозяйственных карт по данным
геодезических приборов / В.А. Железняков, В.Я. Цветков // Тезисы докладов Межд. форума
«Высшее геодезическое образование - история, настоящее и будущее», посвященного 175летию Указа императора Николая I о преобразовании Константиновского Межевого
училища в Межевой институт 10 мая 1835 г. - М.: Москва, МИИГАиК. – 2010. - с. 69.
65
Железняков, В.А. Организация хранения карт сельскохозяйственных угодий и
распределённый доступ к картам / В.А. Железняков // Сборник материалов 6-ой
Международной научно-практической конференции «Геопространственные технологии и
сферы их применения» − Москва, 2010. – с. 74-75.
66
Железняков, В.А. Особенности банка пространственных данных земель
сельскохозяйственного назначения / В.А. Железняков // Международный научно технический и производственный журнал "Науки о Земле" - 2012. -№2. - с. 86-89.
67
изысканиях
Железняков, В.А. Особенности применения ГИС «Панорама» при инженерных
/
С.Г.
Дышленко,
В.А.
Железняков
//
Сборник
материалов
Общероссийской конференции изыскательских организаций «Перспективы
Пятой
развития
инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации» − Москва, 2009. – с. 192194.
120
Железняков, В.А. Применение международных стандартов OGC WMS и WFS
68
для формирования, обмена и предоставления пространственных данных / В. А. Железняков //
Инженерные изыскания. - 2011. - № 9. - с.76-79.
Железняков, В.А. Сервис создания и обновления пирамид тайлов для стандарта
69
OGC WMTS. Руководство пользователя. [Электронный ресурс] / В.А. Железняков. - Режим
доступа: http://gistoolkit.ru/download/doc/imageryservicedoc.pdf
Железняков,
70
В.А.
Спецификация
данных
для
обмена
цифровыми
топографическими картами в формате GML. [Электронный ресурс] / О.В. Беленков, В.А.
Железняков, - Режим доступа: http://gistoolkit.ru/download/doc/specgml4topo.pdf
Железняков, В.А. Технология построения трёхмерной модели. [Электронный
71
ресурс]
/
В.А.
Железняков,
А.
Кружков,
Е.
Кружкова.
-
Режим
доступа:
http://gistoolkit.ru/download/doc/model3d.pdf
72
Железняков, В.А. Технология создания и обновления электронных карт
сельскохозяйственных угодий по данным дистанционного зондирования Земли / В.А.
Железняков // Инженерные изыскания. - 2010. - №6. – с. 46-49.
73
Журкин, И. Г. Геоинформационные системы / И.Г. Журкин, С.В. Шайтура. -
М.: КУДИЦ-ПРЕСС. - 2009. - 272 с.
74
Журкин, И.Г. Анализ структуры данных для представления в ГИС / И.Г.
Журкин, А.Н. Никишин // «Геодезия и картография». – 2003. - № 8. - с. 44-49.
75
Журкин, И.Г. Интеллектуализация геоинформационных технологий / И.Г.
Журкин, В.Я Цветков // в кн. 220 лет геодезическому образованию в России. - М.: МГУГиК. 1999. - с. 196-197.
76
Журкин, И.Г. Информационное моделирование в ГИС для обработки данных
дистанционного зондирования / И.Г. Журкин, В.Я Цветков // Исследование земли из
космоса. - 1998. - № 6. - с. 66-72.
77
Интегрированные геоинформационные системы: учебное пособие по курсу
«Геоинформационные системы» под. ред. Шайтура С.В. / С.В. Булгаков, А.К. Ковальчук,
В.Я. Цветков, С.В. Шайтура. – М.:Изд. МГОУ. - 2007.- 114с.
78
Калянов, Г.Н. CASE. Структурный системный анализ (автоматизация и
применение) / Г.Н. Калянов. - М.:ЛОРИ. - 1996.- 242 с.
79
Карпова, Т.С. Базы данных: модели, разработка / Т.С. Карпова. - СПб.: Питер. -
2001. – 304 с.
80
Карпова, Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация / Т.С. Карпова. -
СПб.: Питер. - 2001. – 304 с.
121
81
Колесов, Ю.Б. Моделирование систем. Объектно-ориентированный подход /
Ю.Б. Колесов, Ю.Б. Сениченков. –СПб.: БХВ. – Петербург. -2006. - 192 с.
82
Комосов, Ю.А. Необходимость, сущность и пути реализации новой модели
представления пространственных данных / Ю.А. Комосов // Геодезия и картография. - 2009. № 11. – с.14-19.
83
Кононов, В.М. Опыт создания регионального геоинформационного ресурса
мониторинга земель сельскохозяйственного назначения Краснодарского края / В.М. Кононов
// ГЕОМАТИКА. – 2011. - № 2 – с.62-68.
84
Концепция
развития
государственного
мониторинга
земель
сельскохозяйственного назначения и земель, используемых или предоставленных для
ведения сельского хозяйства в составе земель иных категорий, и формирования
государственных информационных ресурсов об этих землях на период до 2020 года.
Распоряжение Правительства Российской Федерации. -2010. – 9.с.
85
Концепция
сетецентрического
управления
сложной
организационно-
технической системой / А.Н. Тихонов, А.Д. Иванников, И.В. Соловьёв, В.Я. Цветков, С.А.
Кудж. - М.: МаксПресс. - 2010. – 136 с.
86
Королев, А.А. Технологии ГИС в управлении земледелием / А.А. Королев //
ГЕОМАТИКА. – 2011. - № 2 – с.81-84.
87
Костенко, К.И. Классы операций цифровых пространств знаний / К.И.
Костенко, И.П. Кузьменко, Б.Е. Левицкий // Информатизация образования и науки. – 2010. №2 (6) - . с.13-21.
88
Краткий терминологический словарь / Жалковский, Е.А., Халугин, Е.И.,
Комаров, А.И., Серпуховин, Б.И. // Цифровая картография и геоинформатика. - М.:
«Картгеоцентр» - «Геодезиздат». – 1999. - 46 с.
89
Кренке, Д. Теория и практика построения баз данных: [пер.с англ] / Д. Кренке.
- 9 - е изд. - СПб.: Питер. - 2005. - 858 с.
90
Кузнецов, С.Д. Операционные системы для управления базами данных / С.Д.
Кузнецов // СУБД. - 1996. - №3. - с. 95-102.
91
Ладыженский, Г. Системы управления базами данных - коротко о главном / Г.
Ладыженский // СУБД № 2. – 1995. - с.34-39.
92
Леонов, В.И. Планы масштабов 1:10000 и 1:25000 для целей землеустройства,
земельного кадастра и мониторинга земель. / В.И. Леонов, Ю.К. Неумывакин. // Кадастр
недвижимости. – 2007. -№3. –с.42
93
Люгер, Д. Искусственный интеллект / Д. Люгер. - М.: Мир. - 2003. - 690 с.
122
94
Майкл де Мерс. Географические информационные системы / Майкл де Мерс. –
М. : Дата+, 2000. – 132 с.
95
Майкл де Мерс. Географические информационные системы. Основы / Майкл
де Мерс // Пер. с англ. - М.: Дата+. – 1999. – 47 с.
96
Майоров, А.А. Хранение и защита информационных ресурсов кадастра / А.А.
Майоров, В.Я. Цветков. – М.: Московский государственный университет геодезии и
картографии. - 2009. - 126 с.
97
МакКой, Д. ArcGIS Spatial Analist. Руководство пользователя / Д. МакКой, К.
Джонстон. – ESRI. – 2001. – 374 с.
98
Малинников, В.А. Базы данных. Введение в основы / В.А. Малинников, В.Я.
Цветков. – М.: МГУГиК. - 2009. – 90 с.
99
Мартин Д. Планирование развития автоматизированных систем. - М.: Финансы
и статистика, 1984. - 196 с.
100
Математика. Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. Ю.В. Прохоров. 3-
е изд. - М.: Большая Российская энциклопедия. – 2000. - 848с
101
Мейер, Д. Теория реляционных баз данных / Д. Мейер. - М.: Мир, 1987. - 608с.
102
Монахов, С.В. Анализ прикладных систем / С.В. Монахов, В.П.Савиных, В.Я.
Цветков. - М.: Макс Пресс. – 2004. - 57 с.
103
Мордвинов, В.А. Авторизированные лекции по общей теории сложных
динамических информационных систем. Конспект лекций для аспирантов и соискателей.
МИРЭА, ГНИИ ИТТ «Информика», НИИ «Восход» / Мордвинов, В.А. М.: 2004 – 47с.
104
подсистемы
Новый подход к созданию унифицированной информационно-справочной
ГИС
мониторинга
окружающей
среды.
Научные
труды
Винницкого
национального технического университета / В.Б. Мокин, Е.Н. Крыжановский, Ю.М.
Коновалюк, Д.Ю. Кулемин.– 2007. - № 1. – с.1-7.
105
Озкарахан, Э. Машины баз данных и управление базами данных / Э.
Озкарахан. - М.: Мир, 1989.
106
Основы геоинформатики 1 кн. / Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарев, В.С. Тикунов и
др.: под ред В. С. Тикунова - М.: Издательский центр "Академия". - 2010. - кн.1 -352 с.
107
Основы геоинформатики 2 кн. / Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарев, В.С. Тикунов и
др.: под ред В. С. Тикунова - М.: Издательский центр "Академия", 2004. - Кн.2 - 480 с.
108
Основы управления сложной организационно-технической системой / А.Н.
Тихонов, А.Д. Иванников, И.В. Соловьёв, В.Я. Цветков. - М.: МАКС Пресс. - 2010. - 208 с.
123
109
Папаскири,
Т.В.
Геоинформационные
системы
и
технологии
автоматизированного проектирования в землеустройстве: Метод. указания и задания для
выполнения лабораторных работ / Т.В. Папаскири. - М.: ГУЗ. - 2000. - 87 с.
110
Папаскири, Т.В. Устройство территории пашни с применением технологий
САПР и ГИС на природоохранной основе / Т.В. Папаскири, А.И. Гавриленко. - М.: ГУЗ. 1995. - 126 с.
111
Петров, В.Н. Информационные системы / В.Н. Петров. – СПб.: Питер. - 2002. –
112
Платонов,
137 с.
В.В.
Программно-аппаратные
средства
обеспечения
информационной безопасности вычислительных сетей / В.В. Платонов. -М.: Академия, 2006.
- 240 с.
113
Прикладная геоинформатика / А.Д. Иванников, В.П. Кулагин, А.Н. Тихонов,
В.Я. Цветков. - М.: МаксПресс. – 2005. - 360 с.
114
Розенберг, И.Н. Геоинформационные базы данных в информационном
обеспечении центров управления перевозками МПС / И.Н. Розенберг, А.А. Поплавский //
Информационные технологии на железнодорожном транспорте «ИНФОТРАНС – 2001».
Сборник докладов. - 2001. – c. 170-176.
115
Розенберг, И.Н. Геоинформационные технологии – важнейшая составляющая
современных информационных систем. / И.Н. Розенберг, С.В. Духин // Журнал «Автоматика,
связь, информатика». - № 7. – 2005. – с. 8-12.
116
Розенберг,
И.Н.
Комплексные
инновации
в
управлении
сложными
организационно-техническими системами. / И.Н. Розенберг, И.В. Соловьев, В.Я. Цветков //
под ред. В.И. Якунина. – М.: Феория. – 2010. – 248 с.
117
Розенберг, И.Н. О задачах геоинформационного портала отрасли. / И.Н.
Розенберг, С.К. Дулин // 2-я Научная сессия ИПИ РАН «Проблемы и методы информатики».
– Москва. - 2005. – с. 174-176.
118
Руководящий документ ГТК РФ «Автоматизированные системы. Защита от
несанкционированного доступа к информации. // Классификация автоматизированных
систем и требования по защите информации».- М.: Военное издательство. – 1992. – 27 с.
119
Рычков, А.В.
Место
пространственных
данных
при
разработке
информационных систем для устойчивого развития территорий / А.В. Рычков // Вестник
геодезии и картографии. -2007. - № 2. –с. 24.
120
Сербенюк, С.Н. Картография и геоинформатика – их взаимодействие / С.Н.
Сербенюк // Вестник Моск. ун-та. Серия 5. – 1990. -158 с.
124
121
Сервис создания и обновления пирамид тайлов Imagery Service / Алексеев,
С.А., Беленков, О.В., Железняков, А.В., Демиденко, А.Г., Железняков, В.А. - Свидетельство
о государственной регистрации программы для ЭВМ. - № 2013619690. - 14.10.2013.
122
Сервис создания и обновления пирамид тайлов Imagery Service x64 / Алексеев,
С.А., Беленков, О.В., Железняков, А.В., Демиденко, А.Г., Железняков, В.А. - Свидетельство
о государственной регистрации программы для ЭВМ. - № 2013619819. - 17.10.2013.
123
Соловьев, И.В. Проектирование информационных систем / И.В. Соловьев, А.А.
Майоров. – М.: МИИГАиК, Академический проект. - 2009 г. – 398 с.
124
Сорокин, А.В. «Агроконтроль» или эффективное управление производством. /
А.В. Сорокин // Агроштурман. -2011. –с. 24.
125
Сурин, С.В. Опыт создания мобильной геоинформационной системы / С.В.
Сурин // Геопрофи. – 2011. - №6 – с.10-13
126
Теория и практика аргументации / РАН. Ин-т философии; Отв. ред.
И.А.Герасимова. — М.: ИФ РАН. - 2001. - 184 с.
127
Тикунов, В.С. Моделирование в картографии / В.С. Тикунов. – М: Изд-во МГУ.
- 1997. – 405 с.
128
Тикунов,
В.С.
Устойчивое
развитие
территорий:
картографо-
геоинформационное обеспечение / В.С. Тикунов, Д.А. Цапук. – Москва – Смоленск: Изд-во
СГУ. - 1999. – 176 с.
129
Тихонов, А.Н. Методы и системы поддержки принятия решений / А.Н.
Тихонов, В.Я. Цветков. - М.: МаксПресс. – 2001. -312 с.
130
Трофимов, А.М. Геоинформационные системы и проблемы управления
окружающей средой / А.М. Трофимов, М.В. Панасюк. – Казань. - 1984. – 76 с.
131
Ульман, Дж. Введение в системы баз данных / Дж. Ульман, Уидом Дж. - М.:
Лори. - 2000. – 374 с.
132
Хансен, Г. Базы данных: разработка и уравление / Г. Хансен, Д. Хансен. - М.:
БИНОМ. - 1999. – 289 с.
133
Хомоненко, А.Д. Базы данных: Учебник для высших учебных заведений / А.Д.
Хомоненко, В.М. Цыганков, М.Г. Мальцев // Под ред. проф. А.Д. Хомоненко. - СПб.:
КОРОНА принт. - 2000. – 416 с.
134
Цветков, В.Я. Виды пространственных отношений / В.Я. Цветков // Успехи
современного естествознания. – № 5. - 2013. - с. 138-140.
135
Цветков, В.Я. Геоинформационное моделирование /
Информационные технологии. - №3. – 1999. - с. 23- 27.
В.Я. Цветков //
125
136
Цветков, В.Я. Геоинформационные системы и технологии / В.Я. Цветков. - М.:
"Финансы и статистика". - 1998 -288 с.
137
Цветков, В.Я. Информатизация: Создание современных информационных
технологий. Часть3. Автоматизация учрежденческой деятельности / В.Я. Цветков. - М.:
ГКНТ, ВНТИЦентр. - 1990.- 131 с.
138
Цветков, В.Я. Информационные технологии в управлении / В.Я. Цветков. – М.:
Московский государственный университет геодезии и картографии. - 2008. – 110 с.
139
Цветков, В.Я Кодирование в информационных и геоинформационных
технологиях LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, Saarbrücken, Germany. 2013. -109 с.
140
Цветков, В.Я. Модели в информационных технологиях / В.Я. Цветков. - М.:
Макс Пресс 2006 -104 с
141
Цветков, В.Я. Применение ГИС “Панорама” при изысканиях / В.Я. Цветков,
С.Г. Дышленко // Инженерные изыскания. 2009. № 12. с. 46-48.
142
Цветков, В.Я. Пространственный ситуационный анализ / В.Я. Цветков, В.М.
Маркелов // Вестник МГТУ МИРЭА «MSTU MIREA HERALD». - 2013 - № 1 (1) - с. 103-116.
143
Цветков, В.Я. Сбор информации для ГИС кадастра / В.Я. Цветков. – М.:
Московский государственный университет геодезии и картографии. - 2008. – 90 с.
144
Цветков, В.Я. Современные методы получения геодезической информации /
В.Я. Цветков, В.В. Шлапак, // Инженерные изыскания. -2013. - № 4. - с.14-17.
145
Цветков, В.Я. Современные проблемы информатики и вычислительной
техники / В.Я. Цветков. - М.: МГУПС (МИИТ). - 2007. – 102 с.
146
Цветков, В.Я. Стандартизация информационных программных средств и
программных продуктов / В.Я. Цветков. - М.: МГУГиК. – 2000. - 116 с.
147
Шестакова, М. П. Сборник научных трудов / М. П. Шестакова, А. Н. Аверкина.
- М.: СпортАкадемПресс. - 2003. - 360 с.
126
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
127
128
129
130
131
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Пример WMS ответа сервера:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
-
<WMS_Capabilities
version="1.3.0"
xmlns="http://www.opengis.net/wms"
xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://opengis.net/wms
http://schemas.opengis.net/wms/1.3.0/capabilities_1_3_0.xsd" updateSequence="2">
- <!-Service Metadata
-->
- <Service>
<Name>WMS</Name>
<Title>KB Panorama Map Server</Title>
- <KeywordList>
<Keyword>gis</Keyword>
<Keyword>gis webserver</Keyword>
<Keyword>mapserver</Keyword>
<Keyword>map metadata</Keyword>
</KeywordList>
- <!-Contact information
-->
<OnlineResource xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:type="simple"
xlink:href="http://gisinfo.ru" />
- <ContactInformation>
- <ContactPersonPrimary>
<ContactPerson />
<ContactOrganization>KB Panorama</ContactOrganization>
</ContactPersonPrimary>
<ContactPosition />
- <ContactAddress>
<AddressType>postal</AddressType>
<Address>KB Panorama B. Tolmachevsky per., 5, office 1004</Address>
<City>Moscow</City>
132
<StateOrProvince>Moscow</StateOrProvince>
<PostCode>119017</PostCode>
<Country>Russian Federation</Country>
</ContactAddress>
<ContactVoiceTelephone>+7 495 739-0245</ContactVoiceTelephone>
<ContactElectronicMailAddress>[email protected]</ContactElectronicMailAddress>
</ContactInformation>
<LayerLimit>1</LayerLimit>
- <!-Fees or access constraints imposed.
-->
<Fees>none</Fees>
<AccessConstraints>none</AccessConstraints>
<MaxWidth>1200</MaxWidth>
<MaxHeight>1000</MaxHeight>
</Service>
- <Capability>
- <Request>
- <GetCapabilities>
<Format>text/xml</Format>
- <DCPType>
- <HTTP>
- <Get>
<OnlineResource xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:type="simple"
xlink:href="http://localhost/WMS/default.aspx?" />
</Get>
- <Post>
<OnlineResource xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:type="simple"
xlink:href="http://localhost/WMS/default.aspx?" />
</Post>
</HTTP>
</DCPType>
</GetCapabilities>
- <GetMap>
133
<Format>image/png</Format>
- <DCPType>
- <HTTP>
- <Get>
<OnlineResource xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:type="simple"
xlink:href="http://localhost/WMS/default.aspx?" />
</Get>
</HTTP>
</DCPType>
</GetMap>
</Request>
- <Exception>
<Format>text/xml</Format>
<Format>XML</Format>
</Exception>
- <Layer>
<Title>KB Panorama Map Server</Title>
<CRS>EPSG:28407</CRS>
- <Layer xmlns="">
<Title>Подольск</Title>
<Name>123</Name>
<CRS>EPSG:28407</CRS>
- <EX_GeographicBoundingBox>
<westBoundLongitude>37.48</westBoundLongitude>
<eastBoundLongitude>38.01</eastBoundLongitude>
<southBoundLatitude>55.32</southBoundLatitude>
<northBoundLatitude>55.68</northBoundLatitude>
</EX_GeographicBoundingBox>
- <Style>
<Name>Legend_123</Name>
<Title>Legend of map Подольск</Title>
- <LegendURL>
<Format>image/gif</Format>
<OnlineResource xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:type="simple"
xlink:href="http://localhost/WMS/Desc/Legend/podolsk.gif" />
134
</LegendURL>
</Style>
- <MetadataURL type="ISO:19115:2003">
<Format>text/htm</Format>
<OnlineResource xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:type="simple"
xlink:href="http://localhost/WMS/Desc/podolsk.htm" />
</MetadataURL>
<BoundingBox
CRS="EPSG:28407"
minx="6133751.600"
miny="7403658.500"
maxx="6173845.000" maxy="7437650.000" />
</Layer>
- <Layer xmlns="">
<Title>Подольск - обстановка</Title>
<Name>125</Name>
<CRS>EPSG:28407</CRS>
- <EX_GeographicBoundingBox>
<westBoundLongitude>37.49</westBoundLongitude>
<eastBoundLongitude>37.72</eastBoundLongitude>
<southBoundLatitude>55.39</southBoundLatitude>
<northBoundLatitude>55.67</northBoundLatitude>
</EX_GeographicBoundingBox>
- <Style>
<Name>Legend_125</Name>
<Title>Legend of map Подольск - обстановка</Title>
- <LegendURL>
<Format>image/gif</Format>
<OnlineResource xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:type="simple"
xlink:href="http://localhost/WMS/Desc/Legend/obst.gif" />
</LegendURL>
</Style>
- <MetadataURL type="ISO:19115:2003">
<Format>text/htm</Format>
<OnlineResource xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:type="simple"
xlink:href="http://localhost/WMS/Desc/podolsk_obst.htm" />
</MetadataURL>
135
<BoundingBox
CRS="EPSG:28407"
maxx="6172800.000" maxy="7419359.000" />
</Layer>
</Layer>
</Capability>
</WMS_Capabilities>
minx="6141280.000"
miny="7404055.000"
136
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Пример ответа на запрос DescribeFeatureType имеет вид:
<schema
xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
xmlns="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
xmlns:bsd="http://www.gisinfo.net/bsd"
xmlns:gml="http://www.opengis.net/gml"
elementFormDefault="qualified"
version="1.0"
targetNamespace="http://www.gisinfo.net/bsd">
<import
namespace="http://www.opengis.net/gml"
schemaLocation="http://schemas.opengis.net/gml/3.1.1/base/gml.xsd" />
<element
name="Settlements"
type="bsd:SettlementsType"
substitutionGroup="gml:_GML" />
<xsd:element
name="SettlementsCode"
xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
<xsd:simpleType>
<xsd:restriction base="xsd:string">
<xsd:enumeration value="41100000" />
<xsd:enumeration value="41200000" />
<xsd:enumeration value="42100000" />
<xsd:enumeration value="42200000" />
<xsd:enumeration value="45520000" />
<xsd:enumeration value="46100000" />
<xsd:enumeration value="53460000" />
</xsd:restriction>
</xsd:simpleType>
</xsd:element>
<xsd:complexType
name="SettlementsType"
xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
<xsd:complexContent>
<xsd:extension base="gml:AbstractFeatureType">
<xsd:sequence>
<xsd:element ref="bsd:SettlementsCode" minOccurs="1" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:ObjName" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:AdministratUnit" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:ObjState" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:MaximumHeight" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
137
<xsd:element ref="bsd:ResidentsNumber" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:ResidentOnScale" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:SettlementType" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:NetPoint" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:ConstrDensity" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:Purpose" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:Settlement" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:InternalStruct" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:ObjWidth" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:StreetType" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:RelativeHeight" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
<xsd:element ref="bsd:Arrangement" minOccurs="0" maxOccurs="1" />
</xsd:sequence>
</xsd:extension>
</xsd:complexContent>
</xsd:complexType>
</schema>
138
GetFeature ответ сервера
<wfs:FeatureCollection timeStamp="2011-08-30T14:40:34" numberMatched="unknown"
numberReturned="2590"
xmlns:bsd="http://www.gisinfo.net/bsd"
xmlns:wfs="http://www.opengis.net/wfs/2.0"
xmlns:gml="http://www.opengis.net/gml/3.2"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://www.opengis.net/wfs/2.0
http://schemas.opengis.net/wfs/2.0/wfs.xsd
http://www.opengis.net/gml/3.2
http://schemas.opengis.net/gml/3.2.1/gml.xsd
http://www.gisinfo.net/bsd
http://www.gisinfo.net/bsd/topomap.xsd" >
<wfs:boundedBy>
<gml:Envelope srsName="urn:ogc:def:crs:EPSG::4326">
<gml:lowerCorner>37.4751342661 55.3213404792</gml:lowerCorner>
<gml:upperCorner>38.0111319016 55.6777324154</gml:upperCorner>
</gml:Envelope>
</wfs:boundedBy>
<wfs:member>
<bsd:Infrastructure gml:id="N-45-015.A:16800747">
<bsd:Code>52100000</bsd:Code>
<gml:name>СЕЛЬСКОХОЗ. ПРЕДПРИЯТИЯ (к-с)</gml:name>
<gml:Polygon srsName="urn:ogc:def:crs:EPSG:4326">
<gml:exterior>
<gml:LineString>
<gml:posList
srsDimension="2"
count="9">37.4981402277
55.5564479250
37.4994033403 55.5564185736 37.4993999578 55.5565083193 37.5003520146 55.5564751042
37.5004882347 55.5570605854 37.5013645548 55.5569366044 37.5019794112 55.5574381939
37.4981400833 55.5579303113 37.4981402277 55.5564479250</gml:posList>
</gml:LineString>
</gml:exterior>
</gml:Polygon>
</bsd:Infrastructure>
</wfs:member>
<wfs:member>
<bsd:Infrastructure gml:id="N-45-015.A:16784287">
139
<bsd:Code>53610000</bsd:Code>
<gml:name>ЗДАНИЯ СОЦ.КУЛЬТУР.НАЗНАЧЕНИЯ</gml:name>
<gml:Polygon srsName="urn:ogc:def:crs:EPSG:4326">
<gml:exterior>
<gml:LineString>
<gml:posList
srsDimension="2"
count="5">37.6648245274
55.6109003582
37.6649938502 55.6105877600 37.6659472146 55.6105532222 37.6659395914 55.6107777092
37.6648245274 55.6109003582</gml:posList>
</gml:LineString>
</gml:exterior>
</gml:Polygon>
</bsd:Infrastructure>
</wfs:member>
<wfs:member>
<bsd:Infrastructure gml:id="N-45-015.A:16780911">
<bsd:Code>53610000</bsd:Code>
<gml:name>ЗДАНИЯ СОЦ.КУЛЬТУР.НАЗНАЧЕНИЯ</gml:name>
<gml:Polygon srsName="urn:ogc:def:crs:EPSG:4326">
<gml:exterior>
<gml:LineString>
<gml:posList
srsDimension="2"
count="5">37.7908363477
55.6571207079
37.7901188166 55.6572034604 37.7886625744 55.6554824023 37.7893828475 55.6553099035
37.7908363477 55.6571207079</gml:posList>
</gml:LineString>
</gml:exterior>
</gml:Polygon>
</bsd:Infrastructure>
</wfs:member>
….
</wfs:FeatureCollection>
Результат выполнения запроса GetFeatureById объекта с идентификатором N-37-001:2
имеет вид
<gml:featureMember xmlns:gml="http://www.opengis.net/gml">
140
<bsd:Hydrography
gml:id="N-37-001:2"
xmlns:bsd="http://gisinfo.net/BSD/2011-06-
10">
<gml:name>ОЗЕРА ПОСТОЯННЫЕ</gml:name>
<bsd:ObjectKey>S0071123100</bsd:ObjectKey>
<bsd:Name>Тихое</bsd:Name>
<gml:Polygon srsName="urn:ogc:def:crs:EPSG:4326">
<gml:exterior>
<gml:LineString>
<gml:posList srsDimension="2" count="12">36.14458436 55.84905278 36.11880841
55.84220418 36.11003519 55.82575342 36.11526781 55.81504673 36.13187897 55.8054393949
36.16000532 55.80005224 36.19081602 55.80346822 36.19895850 55.81365037 36.20320273
55.82665887
36.19110208
55.84054438
36.16983612
55.84797049
36.14458436
55.84905278</gml:posList>
</gml:LineString>
</gml:exterior>
<gml:interior>
<gml:LineString>
<gml:posList srsDimension="2" count="8">36.14746835 55.83495812 36.16065629
55.83172301 36.15981550 55.82295674 36.15111909 55.82046465 36.13625576 55.82136882
36.13301066 55.82525012 36.13472224 55.83216305 36.14746835 55.83495812</gml:posList>
</gml:LineString>
</gml:interior>
</gml:Polygon>
</bsd:Hydrography>
</gml:featureMember>
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа