Cтатьи и комментарии

Автоматизированные технологии изысканий и проектирования №4 - 5 2002

ГИС Карта 2000, как средство накопления и анализа разнородных данных, имеющих пространственное распределение

А.Г.Демиденко (ЗАО КБ "Панорама") В 1989 г. окончил факультет прикладной математики Харьковского ВВКИУРВ им. Н.И. Крылова. В настоящее время — заместитель генерального директора ЗАО КБ "Панорама" по научной работе. Кандидат техническихнаук.

    Анализ информации с целью оперативного получения достоверных и максимально наглядных результатов - главная задача ГИС. Основная причина того, что большинство людей не использует ГИС для анализа, в том, что они просто не знают, что можно делать с помощью ГИС, кроме выпуска карт и отчетов. Или, даже если они представляют возможности ГИС, то не знают, как приступить к этой задаче.

Любой анализ начинается с накопления данных. ГИС Карта 2000 предоставляет широкий спектр возможностей для решения этой задачи. Геометрические параметры объектов местности (их координатное описание) можно получить путем векторизации растрового представления данных. В качестве растровой карты может выступать сканированное изображение бумажной карты или фотоснимка. Кроме того, информацию о геометрии объектов можно получить в результате конвертирования данных из обменных файлов других ГИС и картографических систем. Карта 2000 содержит конверторы информации практически из всех наиболее распространенных геоинформационных систем. Также данные о пространственном размещении объектов можно получить в результате выполнения расчета и уравнивания данных топографо-геодезических изысканий или загрузки информации из GPS-приемников. Для нанесения на карту информации, накопленной пользователем в результате многолетнего труда и хранимой в таблицах баз данных существует стандартная процедуру геокодирования.

Кроме координатного описания элементов местности необходима загрузка атрибутивных данных. Атрибутивные данные в ГИС Карта 2000 могут храниться в двух вариантах: в виде семантики объектов (совместно с координатным описанием) и в прикладных базах данных. Таблицы могут обрабатываться и накапливаться как внутри ГИС, так и стандартным программным обеспечением, к которому пользователь привык. При выполнении анализа необходимо только выполнить процедуру связывания записей в таблице базы данных и объектов на карте.

ГИС анализ представляет собой процесс поиска географических закономерностей в данных и взаимоотношений между пространственными объектами. Методы, используемые для этой цели, могут быть очень простыми, в ряде случаев надо лишь создать карту, по которой будет выполняться анализ; или более сложными, включающими моделирование реального мира и объединение большого числа различных слоев данных. На основе топографической составляющей ГИС и разнородных атрибутивных данных можно выполнять тематическое картирование местности с максимально высокой эффективностью. В ГИС Карта 2000 предусмотрено несколько вариантов тематического картирования: поиск объектов попадающих внутрь других объектов; построение буферных зон; поиск объектов, находящихся на определенном расстоянии друг от друга; картирование по величине - от минимума к максимуму; картирование местоположений объектов и явлений; картирование плотности; картирование изменений и пр. Для представления результатов анализа формируются различные виды карт, отображающих количественные и качественные характеристики местности: масштабируемые символы; цветовые линейки; диаграммы; изолинии; матрицы высот; растры и матрицы качеств; многослойные матрицы; перспективные 3D виды.

Любой анализ начинается с определения того, какая информация нам необходима. Часто это делается в форме вопросов. Какова зона распространения радиосигнала? Какие строения находятся в пределах 500 метров от магазина, торгующего спиртными напитками? Каков уровень залегания подземных вод на каждом из участков? На каких участках трассы в прошлом месяце совершались дорожно-транспортные происшествия? Максимальная конкретизация вопросов, на которые мы хотим получить ответ, поможет нам решить, как приступить к анализу, каким методом пользоваться, и в каком виде представить результаты.Краткая классификация народно-хозяйственных задач решаемых при помощи ГИС анализа приведена ниже.

  1. Автоматизация процессов управления: управление основными фондами отрасли; мониторинг ситуации; управление ресурсами; управление подсистемами и организациями отрасли; информационно-аналитическая поддержка принятия управленческих решений.
  2. Планирование и развитие: выбор оптимальных трасс новых дорог, электролиний, газопроводов и т.д.; оптимизация расположения новых объектов с учетом особенностей местности, экологических проблем, распределения потребителей сегодняшних и прогнозируемых, демографической и экономической ситуаций, состояния и перспектив развития отрасли.
  3. Оптимизация работы аварийных служб: оперативный анализ состояния объектов; подготовка принятия оперативных решений методом опережающего моделирования; оптимальное районирование зон обслуживания, размещение аварийных и эксплуатационных служб с учетом удаленности, технической оснащенности, статистики по аварийности и т.п.; оперативное реагирование при аварийных и плановых мероприятиях (подъезды, обеспеченность техникой, материалами и т.п.).
  4. Эксплуатационные и ремонтные службы: задачи контроля распределенной производственной инфраструктуры (инвентаризация объектов и оборудования); мониторинг состояния объектов; систематизированное хранение документации по объектам и инженерным сооружениям; топографо-геодезическое обеспечение.
  5. Диспетчерское оперативное управление: диспетчерское перераспределение транспортных потоков при аварийных, ремонтных и др. ситуациях; отслеживание перемещения спецтранспорта; оптимизация и контроль маршрутов специальных перевозок (ценные, опасные, крупногабаритные); планирование текущих ремонтов и пр.

Для наглядного представления возможностей, заложенных в ГИС по анализу, приведем некоторые примеры использования ГИС Карта 2000 в различных отраслях народного хозяйства России.

Связь
Расчет зон обслуживания и параметров сигнала сотовой связи

Зоны распространения радиосигнал

Профиль по линии (рельеф и среда)

Мониторинг состояния геологической среды
Формирование и обработка матриц геологического строения, матриц уровней подземных вод на различные временные срезы, анализ динамики изменения уровня грунтовых вод, расчет новых характеристик, перспективные 3D виды.

Увеличить

Пласты земной коры

Увеличить

Уровень грунтовых вод

Увеличить

График изменения уровня

Нефтяная и газовая промышленность
Использование различных типов исходной картографической основы в зависимости от типа решаемых задач. Решение расчетных задач в аварийных ситуациях. При поступлении сигнала на диспетчерский пункт - автоматическое перемещение карты в место аварии. Автоматический анализ обеспеченности места аварии картами более крупного масштаба с автоматической загрузкой этих карт. Выбор оптимального маршрута и способа доставки аварийной группы.

Увеличить

Мелкомасштабная карта диспетчера

Увеличить

Маршрут следования аварийной бригады

Статистико-экономический анализ

Увеличить

Диаграммы преобладания населения
Размер диаграммы - общее количество
жителей, сектор - национальный состав.

Увеличить


Преобладающий национальный состав

Коммунальные службы
Задача: Определить степень обеспечения города объектами торговли (необходимость строительства новых магазинов).

Увеличить
Увеличить

Задача: Определить перечень служебных помещений, подлежащих ремонту и приблизительные затраты материалов.

Увеличить

План этажа

Увеличить

Установка параметров поиска

Увеличить

Комнаты, соответствующие параметрам

Увеличить

Статистические данные по площади

Мы привыкли думать о пространственном анализе, как о чем-то отличном от картирования и существенно более сложном. Основная задача этой статьи - показать как внутренне взаимосвязаны картирование и анализ, и как можно получить от ГИС больший эффект за счет тщательно продуманного визуального отображения и расчета обобщающий параметров.