Cтатьи и комментарии

Землеустройство, кадастр и мониторинг земель №6 2010

Использование адаптивного механизма "ГИС Конструктор" проектирования ГИС в области навигации

С.Г. Дышленко В 1990 г. окончил факультет "Математическое обеспечение автоматизированных систем управления" Санкт-Петербургского ВВМУРЭ им. А.С. Попова. После окончания училища служит в рядах ВС РФ.

Согласно Федеральному закону Российской Федерации "О навигационной деятельности" навигационная деятельность - это деятельность, связанная с определением и использованием координатно-временных параметров объектов, услуги в сфере навигационной деятельности - деятельность, направленная на удовлетворение потребностей в средствах навигации и их эксплуатации, а также в навигационной информации.

Видов навигации на данный момент существует множество, ниже перечислены некоторые из них:

  • морская навигация - основной раздел судовождения;
  • воздушная навигация - прикладная наука о точном, надежном и безопасном вождении в воздухе летательных аппаратов;
  • радионавигация - теоретические вопросы и практические приемы вождения судов и летательных аппаратов с помощью радиотехнических средств и устройств;
  • автомобильная (дорожная) навигация - технология вычисления оптимального маршрута проезда транспортного средства по дорогам и последующего ведения по маршруту;
  • спутниковая навигация - практическое применение средств GPS/ГЛОНАСС для определения местонахождения и направления движения.

В настоящее время географические информационные системы активно применяются для решения научных и практических задач в области навигации. Часто бывает, что пользователя из огромного спектра программного обеспечения в области применения ГИС для навигации не устраивает полностью ни один вариант. И это вполне закономерно. Все требования к ГИС удовлетворить сложно: во-первых, их слишком много, а во-вторых, они могут противоречить одно другому. Не последнюю роль здесь играет и удобство при работе с инструментальными средствами системы, форматами данных. Чтобы решить данную проблему, организации-разработчики ГИС, наряду с полностью готовыми "под ключ" программными продуктами предлагают ГИС-инструментарий разработчика. ГИС-инструментарий позволяет разработать ГИС, настроенную под конкретного пользователя.

Примером такого продукта может служить "ГИС Конструктор" для Qt Designer. "ГИС Конструктор" - это набор компонент для создания ГИС-приложений в среде визуального программирования Qt Designer, разработанный специалистами ЗАО КБ "Панорама", который может быть использован в различных операционных системах, включая Windows, Solaris, QNX, Linux. Используя более 15 компонент и набор классов "ГИС Конструктор", программист получает удобный доступ к банку пространственных данных, который основан на абстрактной модели представления данных, включающей в себя информацию о пространственном положении, атрибутивных данных и метаданных.

За внутреннюю реализацию банка пространственных данных отвечает программа ГИС Сервер 2008. ГИС Сервер 2008 - программа, предназначенная для обеспечения удаленного доступа к картографическим данным пользователей программ разработанных в среде "ГИС Конструктор" для Qt Designer.

Программа ГИС Сервер 2008 может быть установлена на любом компьютере в локальной сети с операционной системой Windows. Для операционной системы типа Linux применяется программа GIS Server 2008 for Linux.

Пространственные данные могут хранится в специализированной базе данных ГИС карта 2008, а также в СУБД Oracle с использованием модуля хранения пространственных данных Oracle Spatial. ГИС Сервер 2008 работает с атрибутивными данными и метаданными СУБД Oracle, MS SQL Server, MS Access, PostgreSQL.

Использование "ГИС Конструктор" предполагает знание принципов создания приложений в среде Qt Designer. Ядром ГИС-приложения является компонент QDMapView, отвечающий за отображение картографической информации. Любое ГИС-приложение должно содержать как минимум один экземпляр этого компонента. Система "ГИС Конструктор" не накладывает ограничений на количество применяемых компонент в одном приложении. Каждый экземпляр компонента QDMapView организует работу с одним районом работ. Ограничение на количество ссылок на один и тот же район работ не накладывается. Все остальные компоненты должны быть связаны с одним из компонентов QDMapView. Компоненты, взаимодействующие друг с другом, должны быть связаны с одним и тем же компонентом QDMapView. Взаимосвязь компонентов осуществляется посредством свойства MapView, объявленном в каждом компоненте "ГИС Конструктор". Для организации взаимодействия объектов достаточно установить в это свойство ссылку на выбранный компонент QDMapView. На рисунке 1 представлен пример ГИС приложения, работающего с морской навигационной картой.

Рисунок 1. Пример ГИС приложения, работающего с морской навигационной картой.

Визуализация содержимого базы данных электронных карт производится в условных знаках, принятых для топографических, обзорно-географических, кадастровых и других видов карт. Широкие полномочия предоставляются для создания (добавления) пользовательских условных знаков с учетом специфики владельца информации или факторов внешнего воздействия. При этом "ГИС Конструктор" поддерживает без каких-либо дополнительных временных затрат различные системы координат и проекции.

Представление электронной карты на дисплее является многослойным и может создаваться путем комбинирования растрового вида карт и фотоматериала, векторных объектов местности, матриц свойств местности (матрица высот, матрица экологически опасных участков местности, матрица проходимости местности и т.д.) и пользовательских данных.

Редактирование информации электронной карты выполняется с помощью сервисных функций "ГИС Конструктор". Создание, перемещение, удаление, копирование, изменение объектов электронной карты - это далеко не полный перечень возможностей системы.

Рисунок 2. Пример ГИС приложения, работающего с радионавигационной картой.

Система управления базами данных электронных карт позволяет обрабатывать следующие виды цифровых картографических данных:

  • векторные карты;
  • растровые изображения местности (растровые карты);
  • матричные данные о местности.

Различные виды цифровых данных могут обрабатываться совместно или отдельно. Цифровые данные могут конвертироваться в разные форматы, преобразовываться из одного вида в другой, отображаться на графических дисплеях, выводиться на внешние печатающие устройства, редактироваться, трансформироваться и так далее.

В "ГИС Конструктор" применяются различные системы координат:

  • координаты точек в плоской прямоугольной системе на местности в метрах;
  • координаты точек в геодезических координатах в радианах;
  • координаты точек в системе изображения в пикселях.

Компонент QDMapGisServer предназначен для работы с картографическими данными, которые предоставляются программой ГИС Сервер 2008. Сервер предоставляет удаленный доступ к векторным картам, растрам и матрицам по протоколу TCP/IP с использованием механизма сокетов. На рисунке 3 представлен пример ГИС приложения, использующего компонент QDMapGisServer.

Рисунок 3. Пример ГИС приложения, использующего компонент QDMapGisServer.

Согласно проекта приказа Минэкономразвития "Об утверждении Порядка создания, обновления, использования, хранения и распространения цифровых навигационных карт" дорожный граф - создаваемый по установленным правилам элемент содержания цифровой навигационной карты для автомобильного транспорта и государственной цифровой навигационной карты для автомобильного транспорта, состоящий из топологически связанных ребер и вершин, геометрические и семантические свойства которых описывают расположение проезжих частей улично-дорожной сети (улицы, дороги, внутриквартальные проезды и т.д.) и их характеристики. Для создания графа дорог, решения сетевой (или транспортной) задачи, включающей в себя такие подзадачи как нахождение наилучшего пути по различным критериям, построение графа удаленности предназначен компонент QDMapNet. На рисунке 4 показаны возможности "ГИС Конструктор"а для решения транспортной задачи по построенному графу дорог.

Рисунок 4. Решение транспортной задачи с использованием возможностей "ГИС Конструктор".

В проекте приказа Минэкономразвития "Об утверждении Порядка создания, обновления, использования, хранения и распространения цифровых навигационных карт" дается следующее определение цифровой навигационной карты для автомобильного транспорта. Это карта, созданная в цифровой форме представления данных и предназначенная для решения навигационных задач автомобильного транспорта и содержащая информацию об объектах местности, об организации дорожного движения, об объектах придорожной инфраструктуры и сервиса, адресную и иную информацию. Для обеспечения лучшей наглядности "ГИС Конструктор" предлагает компонент 3D-моделирования QDMap3D, который осуществляет создание и отображение трехмерной модели местности по цифровой навигационной карте для автомобильного транспорта. На рисунке 5 представлена трехмерная карта местности.

Рисунок 5. Трехмерная модель местности, построенная по данным карты автомобильных дорог.

Таким образом, благодаря использованию "ГИС Конструктор", можно в кратчайший срок и с минимальными затратами разработать ГИС-приложение, эффективно решающее широкий комплекс задач в области навигации.