У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

ГИС это- аппаратнопрограммный комплекс обеспечивающий сбор обработку хранение обновление анализ и вос

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2015-07-05

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 6.4.2025

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 1

1.ГИС это: аппаратно-программный комплекс, обеспечивающий  сбор, обработку, хранение, обновление, анализ и воспроизведение топографо-геодезической, земельно-ресурсной и другой картографической информации об объектах и явлениях природы и общества.

Сущность ГИС состоит в том, что они позволяют собирать данные, создавать базы данных (БД), вводить их в компьютерные системы, хранить, обрабатывать и преобразовывать. А потом выдавать по запросам пользователям, чаще всего в картографической форме, либо в виде таблиц, графиков, текстов

СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ГИС:

        

  1.  1. Управление земельными ресурсами и земельные кадастры.
  2.  2. Инвентаризация и учет объектов недвижимости и управление ими.
  3.  3. Тематическое картографирование, обновление карт, оперативное картографирование.
  4.  4. Проектирование, инженерные изыскания и планирование в градостроительстве, архитектуре, промышленном и транспортном строительстве.
  5.  5. Морская картография.
  6.  6. Навигация и аэронавигация, управление движением.
  7.  7. Использование и управление природными ресурсами (водными, лесными и т. д.)
  8.  8. Дистанционное зондирование и космический мониторинг состояния окружающей среды.
  9.  9. Оценка техногенных последствий. Реагирование на чрезвычайные и кризисные ситуации.
  10.  10. Моделирование процессов в природной среде, управление природоохранными мероприятиями
  11.  11. Планирование и оперативное управление перевозками.
  12.  12. Геология, минерально-сырьевые ресурсы и горнодобывающая промышленность.
  13.  13. Планирование развития транспортных и телекоммуникационных сетей.
  14.  14. Маркетинг, анализ рынка.
  15.  15. Археология.
  16.  16. Комплексное управление и планирование развития территории города.
  17.  17. Безопасность, военное дело и разведка.
  18.  18. Общее и специальное образование.
  19.  19. Сельское хозяйство.

Требования к ГИС.

-ввод картографической информации с помощью дигитайзера, сканера, цифровой фотокамеры и т.д.

-управление картографическими базами данных(обновление,поиск, отбор);

-обеспечивать поддержку различных типов векторных и растровых тематических слоев, а также прозрачный доступ к другим базам данных и ГИС, изменять и дополнять пользовательский интерфейс системы;

- преобразование систем координат и трансформацию картографических проекций на эллипсоиде и шаре;

- метрические операции, включая вычисление длин, площадей,

периметров, и других характеристик объектов;

- построение полигонов, удовлетворяющих определенным условиям удаленности; поиск ближайших полигонов-соседей;

- операции над множествами картографических объектов:

пересечение, объединение, исключение;

- наличие внутрисистемного  языка  программирования;

- операции на графах (сетях): выбор оптимальных маршрутов и др.;

- построение поверхностей на регулярной и нерегулярной сетке

опорных точек и их анализ;

- работу с картографическими данными в режиме виртуального

присоединения, обеспечивающем возможность одновременной

согласованной работы в  едином координатном пространстве;

- построение архитектур баз данных с многократной

вложенностью территорий друг в друга;

- использование методов цифровой фотограмметрии и обработку

стереоизображений на ПК при наличии соответствующего

программного обеспечения;

- генерацию отчетных форм, включая создание монохромных и

цветных карт, зарамочного оформления, монтаж дополнительных

карт-врезок и "окон", содержащих пояснительные тексты,

графические элементы и т. п.;

- вывод графической и текстовой информации на  матричные,

струйные, лазерные принтеры, плоттеры, в файлы, экспорт в

другие системы (в том числе с конвертацией формата данных).

2.

 План.

  1. Технические средства вода данных.
  2. Технические средства обработки и преобразования данных.
  3. Технические средства визуализации данных.

Технические средства геоинформатики условно можно разделить на 3 группы, каждая из которых содержит как универсальные, так и специальные только для нее приборы и оборудование. Это: технические средства вода данных, вычислительная техника, устройства отображения информации и печати карт.

1.

Для кодировки данных и, прежде всего, аналого-цифрового преобразования картографических материалов используют средства цифрования (т.н. цифрователи).

Начиная с ранних этапов развития ГИС, цифрователи были 2-х основных видов:

  1. полуавтоматические (дигитайзеры), с ручным обводом и автоматической регистрацией координат на носитель данных (магнитная лента, дискета, оптический диск и т.д.);
  2. автоматические, фиксирующие элементы рисунка построчно при перемещении сканерного луча (сканеры или сканирующие устройства).

Технологии ввода данных, основанные на применении этих устройств, являются альтернативными и конкурентными.

Раньше ввод информации совершался при помощи дигитайзеров сразу в векторном виде. Сейчас, когда сканеры получили большое распространение, ввод информации, как правило, происходит при помощи сканера (растровый формат), а затем, на экране монитора производится векторизация.

Дигитайзер состоит из плоского стола и съемника информации. Большеформатные столы могут крепиться на подставках. Рабочее поле стола может быть выполнено из прозрачного материала и иметь подсветку. Съемники бывают 2-х типов: курсор — для высокоточного съема координат; перо — для низкоточного.

Выбор зависит от задач, которые решаются. Дигитайзеры различаются:

  1. размерами рабочего поля и общими габаритами, примерно соответствующими форматам А4 - А0;
  2. точностью, контролируемой погрешностями курсора;
  3. точностью поля дигитайзера, его конструктивным разрешением, т.е. величиной минимального шага — инкремента (или дискрета). Минимальный шаг обычно находится в пределах сотых долей мм.

Малый дигитайзер иногда называют по-другому — «таблетка».

Цифровые камеры, снабженные объективами с изменяющимся фокусным расстоянием. Цифровые камеры оснащены CCD-матрицей, состоящей из 1,3 млн. элементов, которая обеспечивает захват изображения с разрешением 1343 x 972 точки. Это среднее разрешение, но есть гораздо выше. С помощью последовательного интерфейса осуществляется перекачка изображения в компьютер.

Сканеры — это устройства аналого-цифрового преобразования изображения для его автоматизированного ввода в компьютер в растровом формате с высоким разрешением (300 — 600 — 900 — 1200 и более dpi) путем сканирования оригинала в отраженном свете.

Сканеры бывают: планшетные, барабанные, роликовые и ручные.

Клавиатура — набор символов с клавиатуры.

2.

Технические средства обработки и преобразования данных — это то, что раньше называли ЭВМ, а сейчас — компьютеры.

По конструктивным особенностям, функциональным возможностям, производительности и эксплуатационным характеристикам различают: персональные компьютеры (ПК) и рабочие станции (РС).

ПК — это компьютер, рассчитанный на использование одним человеком (пользователем), обеспечивающий его (пользователя) всеми необходимыми средствами. Все многообразие ПК исчерпывается компьютерами, построенными на микропроцессорах 2-х типов:

  1.  Intel (Pentium) и программно-совместимые аналоги других фирм-производителей — AMD, Cyrix, Texas Instruments;
  2.  Power PC (Motorola, IBM, Apple)

Типичный ПК состоит из:

  1. Системного блока. Системный блок включает: материнскую плату с процессором, основной памятью, интерфейсными и вспомогательными схемами и адаптерами устройств; накопитель на жестких и гибких магнитных дисках; оперативную память (ОЗУ — оперативное запоминающее устройство); блок питания; привод CD-Rom.
  2. Клавиатура.
  3. Манипулятор типа «мышь».
  4. Монитор (дисплей, экран отображения).

ПК комплектуются разнообразными периферийными устройствами. Портативный ПК — notebook.

Рабочая станция — это высокопроизводительный компьютер с RISC-процессором и мощным графическим ускорителем (графическим процессором). Как правило, РС работают под управлением операционной системы UNIX.

Компьютерные сети. Для передачи информации с одного компьютера на другой (или другие) создаются специальные компьютерные (вычислительные, информационные) сети. Компьютерные сети — это сети передачи данных, в узлах которых расположены компьютеры. Интернет — международная компьютерная сеть.

По площади, на которой размещены узлы, сети делятся на: локальные (в пределах офиса, учреждения); городские; региональные; глобальные.

Существует множество видов локальных сетей. Однако наибольшее распространение получили три модификации: 1) Ethernet; 2) ArcNet; 3) Token-Ring.

  1. Локальная сеть на базе Ethernet функционирует по принципу «общая шина», который заключается в следующем: для подключения компьютеров к сети используется один кабель (к нему подсоединяются все компьютеры или рабочие станции).
  2.  ArcNet работает по схеме «звезда». Т.е. все сетевые компьютеры подключены к одному общему устройству отдельным кабелем. Надежность такой сети меньше.
  3. Архитектура Token-Ring обеспечивает взаимодействие сети компьютеров по схеме «кольцо». Каждый компьютер соединен с каждым другим.

Все компьютеры соединяются при помощи сетевых адаптеров (плат) и кабелей. Сетевая плата вставляется непосредственно в слоты расширения на материнской плате компьютера. Сетью управляет сетевая операционная система.

Локальные сети могут объединяться в глобальную сеть с помощью межсетевых шлюзов (gateway), мостов (bridge) и маршрутизаторов (router). Для этого необходимы линии связи: телефонные, спутниковые и радиоканалы. Для связи по аналоговым (телефонным) сетям используют модемы.

В настоящее время создаются беспроводные сети, использующие технологию радио- и инфракрасных волн. Беспроводные сети состоят из 2-х основных частей: адаптера, с помощью которого компьютер подключается к сети; узла доступа, который устанавливает связь между адаптером и проводной сетью.

3.

Монитор (дисплей) — устройство отображения данных на экране компьютера.

По конструкции различают: дисплеи на основе электронно-лучевой трубки, жидкокристаллические дисплеи, плазменные дисплеи. По режиму отображения: алфавитно-цифровые, графические, векторные. По цветности: монохромные (ч/б) и цветные. Размер экрана измеряется длиной его диагонали от 14 до 21. Четкость изображения зависит:

  1. от размера зерна (точнее от расстояния между зернами). Обычно это расстояние составляет 0,25-0,32 мм, но есть и лучше — 0,19 мм;
  2. от диапазона частот развертки по горизонтали и вертикали.

Принтеры — это устройства отображения текстовой и графической информации, основанное на том или ином принципе печати.

Первые модели (1960-е) фактически были модернизацией электрических печатных машинок. Это АЦПУ — алфавитно-цифровое печатающее устройство. Сейчас уже вышли из употребления.

С началом периода распространения матричных устройств (1970-е), поддерживающих разнообразные шрифты и алфавиты, потребительские свойства принтера выросли.

Матричные игольчатые принтеры используют печатающую головку с 9-ю или 24-мя иглами, управляемую при помощи электромагнитов. Печать осуществляется при горизонтальном движении головки (каретки) ее иглами через красящую ленту, заправленную в специальную кассету (картридж).

Матричные принтеры имеют размер точки при печати — 0,25 мм, разрешение по вертикали — 180 dpi (точек на дюйм — dots per inch). За счет наложения точек по горизонтали разрешение может быть повышено до 240 — 360 dpi.

Различают матричные принтеры: с узкой кареткой, что соответствует формату А4, и с широкой кареткой — А3. Матричные принтеры имеют различные способы подачи бумаги; печатают на прямом и обратном ходе каретки. Существуют следующие режимы печати: черновая печать и печать высокого качества (в 2-3 раза медленнее). Это т.н. режим NLQ (Near Letter Quality)

Достоинства: высокая скорость печати (в черновом режиме — несколько десятков листов в минуту); неприхотливость к бумаге; низкая цена.

Недостатки: невысокое качество изображения; высокий уровень шума; невозможность печатать графические изображения приемлемого качества (только матричное — т.е. как растр).

Epson, Lexmark, Brother, Citizen, Kyosera, Okidata.

Термопринтеры — близки по механизму к матричным игольчатым принтерам. В них используется технология термопечати. Применяется печатная головка, оснащенная матрицей нагревательных элементов и специальная бумага, пропитанная термочувствительным красителем. Разрешение у таких принтеров не выше 200 dpi.

Термопринтеры применяются весьма незначительно.

Недостатки: низкая скорость печати (из-за инерционности); недостаточная яркость и контрастность изображения; дорогая бумага.

Достоинства: надежность; компактность; низкий уровень шума, отсутствие заправляющих расходных материалов.

Струйные принтеры. Печатающая головка у струйного принтера принципиально иная. Струйная технология использует метод выбрасывания капель красителя на бумагу. Матрица печати представляет собой набор сопел (от «сопло»; их может быть до 408 и более). С матрицей соединены емкости для чернил и управляющие механизмы.

Последние модели имеют разрешение — 2400 x 1200 dpi. Качество печати на порядок лучше. Скорость в черновом режиме — 10 (цв.) -12 (ч/б) листов в мин (довольно быстро).

Достоинства: высокое качество; низкая цена; низкий уровень шума.

Hewlett-Packard, Apple, Lexmark, Brother.

Лазерные и светодиодные принтеры. В них используются свойства светочувствительности ряда материалов (например, селена), которые изменяют свой поверхностный электростатический заряд под воздействием света.

Лазерные принтеры содержат светочувствительный барабан, зеркальную систему развертки, устройство фокусировки и лазерный диод (или матрицу светодиода). После зарядки и поточечной засветки светочувствительного барабана на него подается и закрепляется в соответствии с распределением электрического заряда специальный красящий порошок (который называется «тонер»). Далее по барабану прокатывается бумага и снимает с него тонер. Окончательное закрепление изображения на бумаге достигается ее разогревом до температуры расплавления тонера.

Разрешающая способность лазерных принтеров высокая: от 300 до 1200 dpi и даже выше, светодиодных — до 300 dpi. Скорость печати разная — от 8 до 36 стр. в минуту. Есть принтеры, обеспечивающие двустороннюю печать.

Достоинства: высокое качество печати, высокая скорость.

Недостаток — высокая цена.

Hewlett-Packard, Lexmark, Texas Instruments, Epson.

Последние модели светодиодных принтеров фирмы Oki Europe для средних рабочих групп: разрешение — 600 x 1200 dpi; скорость — 20 – 24 стр./мин; обеспечивает двухстороннюю печать; нагрузка — 65 тыс. стр. в месяц.

Плоттеры (или графопостроители) — устройства для вывода графической информации на бумагу, пластик, светочувствительный материал или иной носитель путем черчения, гравирования, фоторегистрации или другим способом.

Различают плоттеры:

  1.  планшетные плоттеры (формата А3, А2, реже — А1 и А0) с фиксацией листа электростатическим способом, реже — магнитным и механическим; с пишущим узлом, перемещающимся по 2-м координатам. Фактически такие плоттеры уже почти не используются (уходят);
  2.  стоечные (рулонные) плоттеры с шириной бумаги А1 и А0, роликовой подачей листа, механическим или вакуумным прижимом, с пишущим инструментом, перемещающимся по одной координате (по второй координате движется сама бумага).

Cal Comp, Mutoh, Roland, Hewlett-Packard.

По принципу построения изображения различают векторные и растровые плоттеры.

Векторные (графопостроители) плоттеры различаются по типу пишущего механизма. В плоттерах перьевого типа (Pen-plotters) пишущий механизм — перо (или спец. фломастер, или рапидограф и др.). В режущих плоттерах: пишущие инструменты заменяется режущими — куттерами (cutter); используется специальная бумага, полимерная пленка или спец. бумага на самоклеющейся основе. Режущие плоттеры широко используются для изготовления уличной рекламы.

Растровые.

Струйные плоттеры. Фактически, этот тип устройств размывает границу между плоттерами и принтерами. Разрешение 75-720 dpi, печать до 4-х цветов.

Электростатические — близки к лазерным и светодиодным. Принцип работы заключается в электризации отдельных точек специальной бумаги или пленки с дальнейшей подачей ее к кювету с красителем, закрепляющемся на носителе аналогично процедуре ксерокопирования. Монохромная (черно-белая) печать обеспечивается за один «проход», цветная — за 4-5 «прогонов». Разрешающая способность — до 800 dpi. А также есть плоттеры лазерные, светодиодные, термические и др.

  1.  Подготовительные работы
  2.  Выполнение аэрофотосъёмочных работ
  3.  Получение изображения высокого разрешения
  4.  Сканирование материалов аэрофотосъёмки
  5.  Планово-высотная привязка АФС с использованием GPS - оборудования
  6.  Аналитическая фототриангуляция
  7.  . Создание цифровой модели рельефа (ЦМР) для получения ортофотопланов
  8.  Цифровой ортофотоплан
  9.  Векторизация ортофотоплана
  10.  Получение штрихового плана
  11.  Создание электронных карт
  12.  Создание мультимедийных карт

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 2

1. Подсистема вывода изображения Результаты обработки данных должны быть представлены в наглядном виде (визуализированы). Программные средства ГИС обычно включают достаточно широкий набор средств генерации выходных данных. Вывод информации осуществляется с помощью специальных программ (в том числе драйверов технических устройств).

Большинство мощных коммерческих программных продуктов, в которых реализованы функциональные возможности ГИС, обладают многими из перечисленных типов программного обеспечения для ввода данных, управления БД, преобразования, обработки и анализа данных, вывода картографической информации.

Под БД понимается совокупность цифровых данных, представленных в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами.

Основной характерной чертой базы данных является независимость организации и хранения данных от прикладных программ, в которых они используются. Эта независимость означает, что изменения данных не приводит к необходимости модифицировать прикладные программы и наоборот. Т.е. база данных в отличие от обычного файла ориентирована на интегрированные требования разных приложений (задач) а не на одну программу. База данных имеет следующие важные свойства:

  1. скорость доступа к информации;
  2. полная доступность к информации;
  3. гибкость;
  4. целостность данных.

Для решения проблемы управления базами данных были развиты две концепции:

  1. система управления базами данных (СУБД),
  2. администратор базы данных. Администратор базы данных — это лицо или целое подразделение, ответственное за общее состояние базы данных, функционирование средств управления базой данных и интерфейсов.

Создание БД и обращение к ним по запросу осуществляется с помощью СУБД.

СУБД — это комплекс программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования БД. Базы данных в зависимости от способа организации данных и их структуры делятся на иерархические, сетевые и реляционные. Большинство современных коммерческих СУБД относятся к реляционному типу, то есть поддерживающему реляционные модели данных.

Реляционная база данных — это набор «плоских» (двумерных) таблиц (отношений — relation), которые состоят из экземпляров записей одинаковой структуры — кортежей, содержащих элементарные данные — атрибуты, образующие столбцы — домены.

Реляционную модель данных можно наглядно представить в виде прямоугольной таблицы, где для каждого объекта (О1, О2, ... Оn) в столбцах приводятся их характеристики, которые обычно называются атрибутами (А1, А2, ... Аn).

Связи между отношениями обеспечиваются перекрывающимися (общими) столбцами.

Структура базы данных в общем случае специфична для каждого конкретного проекта. В каждом конкретном случае в результате анализа задач определяется, какие необходимы таблицы, какие они должны содержать строки, какими столбцами перекрываться между собой.

При использовании ГИС в картографии, в реляционных БД содержатся два типа данных: графические и атрибутивные (или семантические).

В графической базе данных хранится так называемая графическая или метрическая основа карты в цифровом виде. Атрибутивная база данных содержит в себе определенную смысловую нагрузку карты и дополнительные сведения, которые относятся к пространственным данным, но не могут быть прямо нанесены на карту — это описание территории или информация, описывающая качественные характеристики объектов (атрибуты). Таблица, содержащая атрибуты объектов, называется таблицей атрибутов.

Картографическая атрибутивная (семантическая) информация — информация в цифровом или текстово-графическом виде о количественных и качественных характеристиках объектов или явлений.

СУБД поддерживают следующие операции:

ввод данных, хранение данных, манипулирование (добавление, удаление) данными, обработка запросов, поиск, выборка, сортировка, обновление, сохранение целостности, защита данных от несанкционированного доступа или потери.

Если непосредственно обратиться к таблице реляционных данных, то допустимы следующие операции, то допустимы следующие операции.

Применительно к колонкам: добавить новую (add item); удалить (drop item).

Применительно к записям: добавить (add); отсортировать по одному из правил сортировки (sort); выбрать по логическим условиям (reselect).

Применительно к отдельным элементам: изменить содержание элемента (update).

Применительно к таблице в целом: выбрать нужную таблицу в БД (select); сохранить таблицу (save); уничтожить (erase).

Это в ArcInfo.

Доступ ко многим БД осуществляется с помощью специального языка структурированных запросов SQL (Structured Query Language), или шаблону QBE (Query By Example). Большинство программных средств ГИС имеют свои СУБД. В то же время существуют автономные, коммерческие СУБД: dBase, FoxBASE, Informix, Ingress, Oracle, Sybase. Наиболее распространены dBase и Oracle. Информация из автономных БД может импортироваться в большинство коммерческих ГИС.

Операции реструктуризации базы данных поддерживаются далеко не везде. Так, в известном продукте ArcView после того, как база создана, нельзя даже переназначить имена полей — пользователю остается только задать вместо истинных имен полей псевдонимы или «спрятать» от пользователя отдельные поля в таблице. При этом никаких изменений в самой БД реально не происходит.

В ГИС MapInfo еще на этапе цифрования, как только указаны координаты какой-либо точки, система автоматически создает скрытую от пользователя запись, в которой содержатся, по крайней мере, два поля: идентификатор и координаты этой точки. При сохранении этих данных система создает таблицу, в которой в дальнейшем будут храниться различные графические объекты и атрибутивные данные.

При работе с ГИС MapInfo вносить изменения в структуру таблиц можно непосредственно во время работы: добавлять и удалять поля, изменять их порядок и названия, тип и размер любого поля.

2. Способы представления и организации данных в ГИС. Векторные и растровые данные.Достоинства и недостатки.

Различают следующие способы представления пространственных данных (т.е. способы цифрового описания пространственных объектов):

  1. векторное представление;
  2. растровое представление;
  3. регулярно-ячеистое представление;
  4. квадротомическое представление (квадродерево).
  5.  Векторное представление данных (векторная модель данных) — это цифровое представление точечных, линейных и полигональных пространственных объектов в виде набора координатных пар с описанием только геометрии объектов.

Векторное представление исторически связано с устройствами цифрования карт векторного типа — дигитайзерами с ручным обводом.

  1.  Точечные объекты в векторном формате представляются в виде последовательности записей, каждая из которых содержит три записи (числа):

          - уникальный идентификационный номер;

- значение координаты X;

- значение координаты Y.

  1.   Линейные объекты в векторном формате представляются в виде следующей записи, содержащей:

- идентификатор (ID N) линии, отрезка;

- координатных пар точек;

- специального элемента («метки»), позволяющего отделить один отрезок от другого в файле данных.

Такая модель представления линейных объектов носит название «спагетти» (поскольку она не описывает топологию линейных объектов).

Следует выделить две основные разновидности векторной формы цифровой карты, которые во многом определяют общую логическую организацию данных.

Векторная не топологическая модель — это разновидность векторной формы цифровой карты, в которой метрическая информация описывает только положение и форму отдельных объектов без учета топологических отношений между ними.

В этой модели метрическая информация идентифицируется только на уровне целого объекта; части контуров объектов и связанные с ними узлы не выделяются и не идентифицируется. Это значит что положение и форма каждого объекта совершенно независимо от других объектов описывается своим набором координат точек контура (ось линейного объекта или замкнутая линия для площадного объекта) При этом те части контуров объектов, которые являются по своей природе общими для двух и более объектов (например, граница двух земельных участков) будут представлены в составе метрической информации дважды или более раз. Такую модель также называют последовательной объектно-ориентированной (и, как было упомянуто выше, — "спагетти").

Модель, которая описывает не только геометрию, но и топологию объектов (т.е. отношение между полигонами, дугами и узлами) называется векторно-топологической.

В этом представлении все контуры объектов, т.е. все линии как разомкнутые, так и замкнутые делятся на контурные элементы (дуги, цепочки). Это разбиение на дуги или цепочки производится по признаку общности этих контурных элементов для двух или более объектов. Начало и конец дуг являются узлами. Описание всего контура объекта строится в общем случае путем ссылок на контурные элементы (дуги) общие для нескольких объектов. Такую модель векторной цифровой карты называют также цепочно-узловой, линейно-узловой.

А

Б

В

Д

Г

1

2

3

4

5

6

- узлы — 1,2,4;

- промежуточные точки — 3,5,6;

дуги — 1-2, 2-4, 4-2, 4-1;

полигоны — А, Б, В, Г, Д.

  1.  Растровое представление данных (растровая модель) — это цифровое представление пространственных объектов в виде совокупности одинаковых по размеру ячеек растра (пикселей) с присвоенными им значениями класса объектов.
  2.  Регулярно-ячеистая — это цифровое представление пространственных объектов в виде совокупности ячеек регулярной сети с присвоенными им значениями класса объектов.

Другими словами, для регулярно-ячеистого представления пространственных объектов территория разбивается на ячейки правильной геометрической формы (прямоугольной, квадратной, треугольной, гексагональной, трапециевидной и т.д.).

Размер ячеек может быть различным и определяется требуемым пространственным разрешением.

  1.  Квадротомическое представление (квадродерево) — это способ представления пространственных объектов в виде иерархической древовидной структуры, основанной на декомпозиции пространства на квадратные участки, каждый из которых делится на четыре вложенных до достижения некоторого уровня (обычно до размера точки растра).

За счет квадротомического представления пространственных данных достигается значительная экономия объемов памяти, требуемых для хранения растровых данных. И, что еще более важно, сокращается время доступа к элементам описания пространственных данных.

Аналогичные древовидные структуры — трихотомическое дерево (на треугольнике);

могут строиться также на множестве треугольных элементов модели типа TIN.

  1.  Модель TIN предназначена для представления поверхности (например, — поверхность рельефа местности). Это — нерегулярная сеть точек, соединенных между собой отрезками, образующими множество треугольников гранями.

Каждый треугольник можно пронумеровать, точки — тоже. Описывается следующим образом:

Принципы организации данных в ГИС.

Базовыми принципами организации пространственных данных в ГИС являются:

  1. Принцип послойной организации информации заключается в том, что данные об объектах одного тематического содержания собираются и хранятся в одном файле или одной директории, т.е. в одном тематическом слое.

Под слоем в данном случае понимается некоторая совокупность данных, объединенных по тематическому признаку. В каждой конкретной ГИС это реализовано по-своему и вкладывается в это понятие специфический смысл, но служит это цели более удобного и быстрого отбора информации только интересующей тематики или содержания. Так, например, в отдельный слой может быть информация о подземных коммуникациях, о рельефе. Разбиение на слои может осуществляться исходя из иных соображений, например, по признаку топологической независимости одной группы объектов от другой, с целью облегчения обработки информации. В каждом конкретном случае исполнитель решает эту задачу в зависимости от конкретных условий.

В растровых моделях всегда используется послойный принцип организации.

  1. Объектно-ориентированный принцип организации данных заключается в том, что хранение данных об объекте одной тематической группы осуществляется в соответствии с их иерархической структурой соподчиненности. Другими словами, в соответствии с их положением, принятым в классификации.

Организацию данных в ГИС можно также рассматривать с точки зрения связи пространственных данных с атрибутивными. Здесь возможны два основных случая:

  1. Пространственные и атрибутивные данные целиком отделены друг от друга (т.е. хранятся в разных файлах). Пользователи в этом случае вынуждены иметь дело с двумя системами — графической и СУБД. Примером является программный ГИС-продукт MGE, где метрическая информация хранится в так называемом дизайн-файле или графическом файле DGN (формат Micro Station), а атрибутивная и прочая информация хранится в таблицах БД под управлением СУБД ORACLE (другой пример — AutoCAD и dBase). Такая модель называется смешанной или гибридной.
  2. Пространственные и атрибутивные данные целиком совмещены. В этом варианте, именуемом интегрированной моделью, всяинформация, как метрическая, так и семантическая и проч. хранится в таблицах реляционной базы данных под управлением СУБД. Однако следует иметь в виду, что обычные реляционные СУБД не очень подходят для работы с пространственными данными. Примером такой ГИС является GeoMedia.

Растровые данные: +: информ. Имеет «сплошной» характер, изображение реалистичное; -: большой объем памяти ПК, невозможность обработки изображения;

Векторные данные: +:малый объем памяти, возможность масштабирования и последующего анализа; -: «условность» изображения;

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 3

1. Подсистема обработки, поиска и анализа данных. Послойная организация данных

Программы преобразования, обработки и анализа данных.

Эти программы составляют ядро геоинформационных технологий. К ним относятся программы, обеспечивающие:

  1. операции переструктуризации данных;
  2. трансформацию проекций и изменение системы координат;
  3. операции вычислительной геометрии;
  4. оверлейные операции (наложение разноименных и разнотипных слоев данных)
  5. общие аналитические, графоаналитические и моделирующие функции.
  6.  Переструктуризации данных — это операции преобразования данных из векторного представления в растровое представление и обратно. Алгоритм векторно-растрового преобразования довольно прост.

а) векторное изображение: набор векторных полигонов с их номерами;

б) регулярная квадратная сетка накладывается на исходное векторное изображение. Принадлежность ячейки и полигона в целом определяется положением его геометрического центра.

в) и г) Каждая ячейка получает номер своего полигона.

Все это выполняется автоматически, машиной.

Существует множество программ для работы с растрами и обработки растровых данных. Например, серия программ: RasterArts, (Spotlight, RasterDesk, Vectory, ColorProcessor) и другие, которые содержат большой набор инструментов для обработки растрового материала (фильтры, калибровку, трансформацию, редактирование и автоматическую векторизацию). Специальные векторизаторы (наиболее распространенные) — MapEdit, EasyTrace — предназначены для автоматизированной или полуавтоматизированной векторизации цветного или ч/б растрового изображения. Они очень удобны, если исходное изображение — расчлененное.

Программы обработки растровых данных помогают:

  1. исправить метрические погрешности сканера и искажения любой другой природы (ScanCorrect);
  2. подготовить растровый файл отсканированной карты к векторизации путем уменьшения цветовой гаммы (например, исправить разный цвет у одинаковых фоновых знаков) — Magic Map;
  3. осуществить цветокалибровку файлов к цветопечати, чтобы минимизировать искажения цветов при печати изображения — AccuPrint.

Среди других операций реструктуризации данных выделяются операции фрагментации или дефрагментации слоев, включая сшивку фрагментов при полистном цифровании исходных карт.

  1.  Трансформация проекций и изменение системы координат. Сюда входят:

операции пересчета координат пространственного объекта;

операции укладки объектов в систему опорных точек с использованием линейных или аффинных преобразований

трансформация картографической проекции — наиболее часто используемая операция. Необходимость этой операции проявляется при использовании карт, составленных в разных проекциях, для составления, например, электронного атласа.

Коммерческие программные продукты высокого уровня обязательно содержат блок преобразования проекций.

  1.  Операции вычислительной геометрии. Программные средства ГИС предоставляют пользователю возможность производить некоторые картометрические операции:
  2. расчет площадей;
  3. расчет длин ломаных линий;
  4. расчет координат центроидов и ряд других.
  5.  Оверлейные операции.

Например, наложение 2-х разноименных слоев — это типичная оверлейная операция.

Наложение двух разноименных слоев с генерацией производных объектов, возникающих при их геометрическом наслоении. Но! Большие затраты времени на поиск координат всех пересечений.

В простейшем случае это операция отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных слоев объединяются физически. Наложение, или пространственное объединение, позволяет, например, интегрировать данные о почвах, уклоне, растительности и местоположении землевладения со ставками земельного налога.

  1.  Общие аналитические, графоаналитические и моделирующие функции — это:
  2. расчет и построение так называемых буферных зон, то есть областей, ограниченных эквидистантными линиями — линиями равного отстояния;
  3. анализ сетей (классические оптимизационные задачи: определение кратчайших путей) и задачи на сетях. Эти операции очень часто используются коммерческими предприятиями для решения транспортных задач (так называемые «задачи коммивояжера»;
  4. цифровое моделирование рельефа на основе значений плановых и высотных координат множества точек. Это — возможность рассчитать углы наклона, составить экспозицию склонов, вычислить площади поверхности рельефа, объем, нарисовать (сгенерировать) горизонтали или профиль;
  5. картографическая графика — это: возможность воспроизведения монохромных и цветных карт, выбор и изменение палитры цветовых заливок, штриховок, крапа; редактирование и использование различных способов картографического изображения; создание новых знаков (обычно выбор условных знаков ограничен, и их необходимо добавлять); размещение и редактирование легенды; возможность размещать карты-врезки, графики, таблицы — т.е. выполнять полную компоновку.

Послойная организация данных:

-растр

-растительность

-населенные пункты

-дорожная сеть

-гидрография

-границы

-косметический слой

2. Представление цифровой карты. Полная цифровая модель объекта в цифровой карте. Определения.

Цифровая карта — это цифровая модель географического изображения (карты, плана, снимка). Это данные для построения географического изображения, т.е. его цифровой аналог, представленный на каком-либо носителе. Это — коды, набор цифр.

Цифровые карты, как правило, хранятся в реальных географических координатах и лишены конкретного масштаба. Ц.к. (на экране или бумаге) могут иметь любой масштаб по желанию пользователя. Но это не всегда хорошо.

Хранение Ц.к. в географических координатах позволяет визуализировать географическое изображение (карты) в любых картографических проекциях, осуществлять пересчет реальных географических координат из одной проекции в другую.

Ц.к. более требовательны к топологической корректности. Если на бумаге какие-то линии не доведены, то это незаметно. Если же в цифровой карте, например, полигон не замкнут, то дальше нельзя с ним работать.

Цифровые карты (ЦК), как правило, хранятся в реальных географических координатах и лишены конкретного масштаба. ЦК (на экране или бумаге) могут иметь любой масштаб по желанию пользователя (но это не всегда хорошо). Для ЦК понятие «масштаб» применяется не в смысле отношения размеров реального объекта и его изображения или модели, а в смысле применения к ней требований по картографической генерализации и ее точности, соответствующих обычной карте определенного масштаба.

  1. Хранение ЦК в географических координатах позволяет визуализировать географическое изображение (карты) в любых картографических проекциях, осуществлять пересчет реальных географических координат из одной проекции в другую.
  2. ЦК требовательны к топологической корректности. Если на бумаге какие-то линии не доведены, то это незаметно. Если же в ЦК, например, полигон не замкнут, то дальше нельзя с ним работать.

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 4

1. Географические информационные системы (ГИС): определения, основные области применения. Требования к ГИС.

2. Способы изображения тематического содержания. Их аналоги в среде ГИС MapInfo.  

1. Общая технологическая блок-схема создания тематических карт природных (земельных) ресурсов. Место и роль географических информационных
систем (ГИС).

Комплекс работ по созданию земельно-ресурсных (в том числе и земельно-кадастровых) карт осуществляется по определенной технологической схеме.

  1.  Подготовительные работы.

Подготовительные работы, как правило, заключаются в следующем:

  1.  Подготовка административной базы. Подготовка административной базы включает разработку и осуществление ряда совместных с администрацией мероприятий, а именно: подготовка распоряжения главы местной администрации о проведении работ по инвентаризации земель в городе (районе); оповещение в местной печати и по радио о проведении работ по инвентаризации земель; формирование временной комиссии по инвентаризации земель при местной администрации.
  2.  сбор, обработка и систематизация архивной информации;
  3.  сбор и анализ данных кадастрового зонирования;
  4.  подготовка списков субъектов права и землепользователей;
  5.  отражение собранной информации на материалах дешифрирования.
  6.  Аэрофотосъемка Аэрофотосъемку выполняют, как правило, аналоговыми аэрофотоаппаратами, в результате чего получают негативы, с которых контактным или проекционным способами изготавливают фотоотпечатки на бумаге или диапозитивы на прозрачных недеформирующихся пленках. В последние годы на рынке появились так называемые цифровые аэрофотокамеры, при помощи которых возможно получить непосредственно в процессе фотографирования цифровое фотоизображение местности и передать его для последующей обработки в компьютер, минуя стадию не только фотохимической обработки, но и стадию сканирования, т.е. преобразования фотоизображения в цифровой вид. Они работают как обычные фотокамеры, но вместо пленки в них используется светочувствительный элемент, преобразующий изображение в электрические сигналы. После кодирования сигналов они запоминаются в памяти камеры, откуда их можно в любое время переписать на компьютер. Далее можно обработать фотоснимки с помощью графических редакторов и распечатать их на принтере. Имея качественную фотокамеру, можноотказаться от использования сканера и копировального устройства.

В настоящее время ввод аналоговых фотоизображений осуществляется преимущественно сканированием фотоматериалов, в качестве которых используются как отдельные негативы или диапозитивы, так и рулонные аэрофильмы. Сканеры для обработки аэрофото- и космических снимков достаточно дороги. К ним предъявляются очень высокие требования: разрешение до 10 мкм, точность 2-3 мкм (0,02-0,03 мм), формат 24 х 24 см. При этом следует учитывать, что в некоторых сканерах используется разное разрешение по горизонтали и по вертикали. Широко распространенные сканеры Hewlett Packard достаточно надежны и просты в использовании. Из дешевых сканеров следует отметить устройства, производимые фирмой Mustek.

Наилучшими на сегодняшний день точностными характеристиками обладает Фотоскан-2001 (например, инструментальная средняя квадратическая ошибка составляет величину 2 мкм). Photoskan-2001 — последняя модель фотограмметрического сканера корпорации Z/I (корпорация Z/I образовалась от слияния двух мощнейших фирм Zeiss (Германия) и Intergraph (США)).

  1.  Планово-высотная подготовка материалов аэрофотосъемки.

Это геодезические работы, выполняемые с целью определения планово-высотных координат некоторых наземных точек (опознаков), которые при дальнейшей фотограмметрической обработке используются для «привязки» всех фотоматериалов к местности. Именно планово-высотные данные, полученные на этом этапе, задают требуемую систему координат и проекцию, в которой в дальнейшем будут созданы планы и карты.

Планово-высотная подготовка опознаков и совмещенных с ними точек границ территории преимущественно выполняется GPS-методами, прокладкой теодолитных ходов с использованием электронных тахеометров или иными имеющимися средствами, предусмотренными действующими инструкциями по топографической съемке.

В настоящее время для определения геодезических координат широкое применение получила система спутникового позиционирования (GPS — аппаратура). Ее использование позволило существенным образом упростить геодезический процесс, получая координаты опознаков с требуемой точностью, но значительно быстрее, чем при использовании традиционных геодезических приборов (теодолитов, электронных дальномеров, тахеометров и т.п.).

  1.  Фотограмметрическая обработка материалов аэрофотосъемки.
  2.  подготовительные работы:
  3.  сканирование аэрофотоснимков;
  4.  создание фотограмметрического проекта;
  5.  фотограмметрическое сгущение сети опорных точек способом фототриангуляции. Это аналитическая фототриангуляция —  способ определения по опорным точкам координат других точек местности фотограмметрическими методами. В результате получают не только искомые координаты точек местности, но и так называемые элементы внешнего ориентирования модели, которые позволяют определить пространственное положение стереомодели в момент фотографирования. В последнее время элементы внешнего ориентирования стали определять непосредственно во время аэрофотосъемки, используя уже упоминавшиеся выше GPS-приемники.
  6.  создание цифровой модели рельефа (ЦМР) для целей ортотрансформирования снимков;
  7.  ортотрансформирование снимков и монтаж ортофотопланов;
  8.  стереоскопическая съемка контуров объектов — векторизация (цифрование) объектов по стереомодели или цифровая стереофотограмметрическая обработка с одновременным дешифрированием этих объектов и представлением их в принятых условных обозначениях. Этот этап также относится к фотограмметрическим работам, однако в некоторых технологических схемах он выделяется в камеральные фотограмметрические и картосоставительские работы.
  9.  Полевое обследование и дешифрирование аэрофотоснимков.

Полевое обследование и полевое дешифрирование заключается в определении сложившихся (фактических) границ земельных участков, нанесение их на ортофотоплан или увеличенный аэрофотоснимок. При необходимости используются инструментальные методы привязки поворотных точек границ участков, удовлетворяющие требованию к точности отображения границы на карте. Кроме того, дешифрированию подлежат все объекты кадастрового картографирования, образующие содержание кадастровых карт и планов. Полевое обследование земельных участков также включает в себя сбор всех необходимых сведений о земельных участках и субъектах права на них, предусмотренных в инвентаризационных документах (картах) или в техническом проекте. Если полевое обследование выполняется после камерального дешифрирования и съемки контуров объектов, то в ходе обследования проверяются и уточняются результаты камерального дешифрирования.

  1.  Камеральные фотограмметрические и картосоставительские работы.

К камеральным фотограмметрическим и картосоставительским работам относятся:

  1.  весь комплекс технологических процессов, связанных с получением векторной модели контуров объектов тем или иным способом
  2.  последующая обработка этих векторных моделей и другой картографической информации с целью получения конечной продукции: цифровой кадастровой карты (плана) и карты в традиционной форме, отпечатанной в условных знаках на бумаге.

Если создание кадастровой карты непосредственно связано с проведением инвентаризации земель территории, то в результате этих работ также создаются, как правило, и другие выходные документы, основанные на использовании цифровой карты, например, экспликации земель, списки земельных участков с их фактическими площадями и площадями по документам.

Важно отметить, что именно обработка векторных моделей контуров и прочей картографической информации и подготовка выходной продукции является главным процессом, в котором применяются ГИС-технологии и соответствующие ГИС. Этот процесс очень часто недооценивается исполнителями работ, как по своей важности, так и по трудоемкости, что зачастую приводит к выпуску под видом цифровой карты некой продукции, не вполне соответствующей этому понятию и не отвечающей всем требованиям, сформулированным выше.

Весь комплекс работ (все перечисленные процессы по созданию земельно-ресурсных (в том числе и земельно-кадастровых) карт) можно представить в виде обобщенной блок-схемы.

В этой блок-схеме отчетливо просматриваются несколько отдельных крупных блоков (подсистем), основными из которых являются:

  1.  фотограмметрическая подсистема, при помощи которой осуществляется ввод и преобразование полутоновых цветных или черно-белых фотоматериалов в цифровой вид, их последующая обработка и выдача конечной продукции в виде ортофотопланов (полутоновые изображения участка местности в ортогональной проекции) или штриховых кадастровых планов;
  2.  подсистема цифрования ортофотопланов и карт, при помощи которой преобразуются в цифровой вид уже имеющиеся планы и карты;

подсистема цифровой обработки, хранения и отображения картографической информации, которая служит для создания цифровой модели местности (ЦММ), путем преобразования растровых изображений в векторную форму, формирования тематических слоев, создания специальных хранилищ информации (баз данных) и электронных карт, выдачи готовой продукции в виде цветных земельно-кадастровых и других тематических карт.

2.Как видно из приведенной блок-схемы, центральным ядром общей технологической схемы является подсистема цифровой обработки, хранения и отображения графической информации. Именно в этой подсистеме, а также в подсистеме цифрования..., применяются ГИС-технологии, о чем уже говорилось выше.

Знаковый способ- размерные символы, точечный – плотность точек, способ качественного фона – отдельные значения, способо картограммы – диапазон значений, способ картодиаграммы-столбчатые круговые диаграммы.  

MapInfo относится к классическим ГИС настольного типа, ориентированным на использование ПК. В отличие от ГИС профессионального уровня, таких как ГИС фирмы Intergraph, Esri (ArcInfo), в настольных ГИС ограничены возможности анализа данных, а также средства ввода и вывода информации.

MapInfo одна из самых распространенных ГИС наряду с перечисленными профессиональными. MapInfo — проста и удобна в использовании. Это универсальный программный продукт, обладающий большими возможностями для работы с графическими изображениями и вывода их на печать в традиционном виде.

Используемые данные (данные, с которыми можно работать в MapInfo):

  1. Графические: растровые (в различных форматах: JPEG, TIFF, BMP, GIF); векторные — в форматах программных продуктов MapInfo.

Картографические изображения могут быть в различных проекциях. MapInfo поддерживает большинство распространенных проекций. Но так как это программа американская, то, естественно поддерживаются проекции, которые используются там. В частности, проекция Гаусса-Крюгера не поддерживается. Но можно написать специальный соответствующий модуль для поддержки нужной проекции.

  1. Тематические данные, содержащиеся в различных электронных таблицах. Эти данные можно импортировать из Excel.
  2. Текстовые аннотации, легенды, графики, которые можно привязывать к объектам карты.

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 5

1. Подсистема хранения информации. Понятия о базах данных. Графическая и атрибутивная базы данных

Под БД понимается совокупность цифровых данных, представленных в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами.

Основной характерной чертой базы данных является независимость организации и хранения данных от прикладных программ, в которых они используются. Эта независимость означает, что изменения данных не приводит к необходимости модифицировать прикладные программы и наоборот. Т.е. база данных в отличие от обычного файла ориентирована на интегрированные требования разных приложений (задач) а не на одну программу. База данных имеет следующие важные свойства:

  1. скорость доступа к информации;
  2. полная доступность к информации;
  3. гибкость;
  4. целостность данных.

Для решения проблемы управления базами данных были развиты две концепции:

  1. система управления базами данных (СУБД),
  2. администратор базы данных. Администратор базы данных — это лицо или целое подразделение, ответственное за общее состояние базы данных, функционирование средств управления базой данных и интерфейсов.

Создание БД и обращение к ним по запросу осуществляется с помощью СУБД.

СУБД — это комплекс программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования БД. Базы данных в зависимости от способа организации данных и их структуры делятся на иерархические, сетевые и реляционные. Большинство современных коммерческих СУБД относятся к реляционному типу, то есть поддерживающему реляционные модели данных.

Реляционная база данных — это набор «плоских» (двумерных) таблиц (отношений — relation), которые состоят из экземпляров записей одинаковой структуры — кортежей, содержащих элементарные данные — атрибуты, образующие столбцы — домены.

Реляционную модель данных можно наглядно представить в виде прямоугольной таблицы, где для каждого объекта (О1, О2, ... Оn) в столбцах приводятся их характеристики, которые обычно называются атрибутами (А1, А2, ... Аn).

Связи между отношениями обеспечиваются перекрывающимися (общими) столбцами.

Структура базы данных в общем случае специфична для каждого конкретного проекта. В каждом конкретном случае в результате анализа задач определяется, какие необходимы таблицы, какие они должны содержать строки, какими столбцами перекрываться между собой.

При использовании ГИС в картографии, в реляционных БД содержатся два типа данных: графические и атрибутивные (или семантические).

В графической базе данных хранится так называемая графическая или метрическая основа карты в цифровом виде. Атрибутивная база данных содержит в себе определенную смысловую нагрузку карты и дополнительные сведения, которые относятся к пространственным данным, но не могут быть прямо нанесены на карту — это описание территории или информация, описывающая качественные характеристики объектов (атрибуты). Таблица, содержащая атрибуты объектов, называется таблицей атрибутов.

Картографическая атрибутивная (семантическая) информация — информация в цифровом или текстово-графическом виде о количественных и качественных характеристиках объектов или явлений.

СУБД поддерживают следующие операции:

ввод данных, хранение данных, манипулирование (добавление, удаление) данными, обработка запросов, поиск, выборка, сортировка, обновление, сохранение целостности, защита данных от несанкционированного доступа или потери.

Если непосредственно обратиться к таблице реляционных данных, то допустимы следующие операции, то допустимы следующие операции.

Применительно к колонкам: добавить новую (add item); удалить (drop item).

Применительно к записям: добавить (add); отсортировать по одному из правил сортировки (sort); выбрать по логическим условиям (reselect).

Применительно к отдельным элементам: изменить содержание элемента (update).

Применительно к таблице в целом: выбрать нужную таблицу в БД (select); сохранить таблицу (save); уничтожить (erase).

Это в ArcInfo.

Доступ ко многим БД осуществляется с помощью специального языка структурированных запросов SQL (Structured Query Language), или шаблону QBE (Query By Example). Большинство программных средств ГИС имеют свои СУБД. В то же время существуют автономные, коммерческие СУБД: dBase, FoxBASE, Informix, Ingress, Oracle, Sybase. Наиболее распространены dBase и Oracle. Информация из автономных БД может импортироваться в большинство коммерческих ГИС.

Операции реструктуризации базы данных поддерживаются далеко не везде. Так, в известном продукте ArcView после того, как база создана, нельзя даже переназначить имена полей — пользователю остается только задать вместо истинных имен полей псевдонимы или «спрятать» от пользователя отдельные поля в таблице. При этом никаких изменений в самой БД реально не происходит.

В ГИС MapInfo еще на этапе цифрования, как только указаны координаты какой-либо точки, система автоматически создает скрытую от пользователя запись, в которой содержатся, по крайней мере, два поля: идентификатор и координаты этой точки. При сохранении этих данных система создает таблицу, в которой в дальнейшем будут храниться различные графические объекты и атрибутивные данные.

При работе с ГИС MapInfo вносить изменения в структуру таблиц можно непосредственно во время работы: добавлять и удалять поля, изменять их порядок и названия, тип и размер любого поля.

2. Способы представления и организации данных в ГИС. Векторные и растровые данные.Достоинства и недостатки.

Различают следующие способы представления пространственных данных (т.е. способы цифрового описания пространственных объектов):

  1. векторное представление;
  2. растровое представление;
  3. регулярно-ячеистое представление;
  4. квадротомическое представление (квадродерево).
  5.  Векторное представление данных (векторная модель данных) — это цифровое представление точечных, линейных и полигональных пространственных объектов в виде набора координатных пар с описанием только геометрии объектов.

Векторное представление исторически связано с устройствами цифрования карт векторного типа — дигитайзерами с ручным обводом.

  1.  Точечные объекты в векторном формате представляются в виде последовательности записей, каждая из которых содержит три записи (числа):

          - уникальный идентификационный номер;

- значение координаты X;

- значение координаты Y.

  1.   Линейные объекты в векторном формате представляются в виде следующей записи, содержащей:

- идентификатор (ID N) линии, отрезка;

- координатных пар точек;

- специального элемента («метки»), позволяющего отделить один отрезок от другого в файле данных.

Такая модель представления линейных объектов носит название «спагетти» (поскольку она не описывает топологию линейных объектов).

Следует выделить две основные разновидности векторной формы цифровой карты, которые во многом определяют общую логическую организацию данных.

Векторная не топологическая модель — это разновидность векторной формы цифровой карты, в которой метрическая информация описывает только положение и форму отдельных объектов без учета топологических отношений между ними.

В этой модели метрическая информация идентифицируется только на уровне целого объекта; части контуров объектов и связанные с ними узлы не выделяются и не идентифицируется. Это значит что положение и форма каждого объекта совершенно независимо от других объектов описывается своим набором координат точек контура (ось линейного объекта или замкнутая линия для площадного объекта) При этом те части контуров объектов, которые являются по своей природе общими для двух и более объектов (например, граница двух земельных участков) будут представлены в составе метрической информации дважды или более раз. Такую модель также называют последовательной объектно-ориентированной (и, как было упомянуто выше, — "спагетти").

Модель, которая описывает не только геометрию, но и топологию объектов (т.е. отношение между полигонами, дугами и узлами) называется векторно-топологической.

В этом представлении все контуры объектов, т.е. все линии как разомкнутые, так и замкнутые делятся на контурные элементы (дуги, цепочки). Это разбиение на дуги или цепочки производится по признаку общности этих контурных элементов для двух или более объектов. Начало и конец дуг являются узлами. Описание всего контура объекта строится в общем случае путем ссылок на контурные элементы (дуги) общие для нескольких объектов. Такую модель векторной цифровой карты называют также цепочно-узловой, линейно-узловой.

А

Б

В

Д

Г

1

2

3

4

5

6

- узлы — 1,2,4;

- промежуточные точки — 3,5,6;

дуги — 1-2, 2-4, 4-2, 4-1;

полигоны — А, Б, В, Г, Д.

  1.  Растровое представление данных (растровая модель) — это цифровое представление пространственных объектов в виде совокупности одинаковых по размеру ячеек растра (пикселей) с присвоенными им значениями класса объектов.
  2.  Регулярно-ячеистая — это цифровое представление пространственных объектов в виде совокупности ячеек регулярной сети с присвоенными им значениями класса объектов.

Другими словами, для регулярно-ячеистого представления пространственных объектов территория разбивается на ячейки правильной геометрической формы (прямоугольной, квадратной, треугольной, гексагональной, трапециевидной и т.д.).

Размер ячеек может быть различным и определяется требуемым пространственным разрешением.

  1.  Квадротомическое представление (квадродерево) — это способ представления пространственных объектов в виде иерархической древовидной структуры, основанной на декомпозиции пространства на квадратные участки, каждый из которых делится на четыре вложенных до достижения некоторого уровня (обычно до размера точки растра).

За счет квадротомического представления пространственных данных достигается значительная экономия объемов памяти, требуемых для хранения растровых данных. И, что еще более важно, сокращается время доступа к элементам описания пространственных данных.

Аналогичные древовидные структуры — трихотомическое дерево (на треугольнике);

могут строиться также на множестве треугольных элементов модели типа TIN.

  1.  Модель TIN предназначена для представления поверхности (например, — поверхность рельефа местности). Это — нерегулярная сеть точек, соединенных между собой отрезками, образующими множество треугольников гранями.

Каждый треугольник можно пронумеровать, точки — тоже. Описывается следующим образом:

  1.  2. Технические средства ввода данных.
  2. Для кодировки данных и, прежде всего, аналого-цифрового преобразования картографических материалов используют средства цифрования (т.н. цифрователи).
  3. Начиная с ранних этапов развития ГИС, цифрователи были 2-х основных видов:
  4. полуавтоматические (дигитайзеры), с ручным обводом и автоматической регистрацией координат на носитель данных (магнитная лента, дискета, оптический диск и т.д.);
  5. автоматические, фиксирующие элементы рисунка построчно при перемещении сканерного луча (сканеры или сканирующие устройства).
  6. Технологии ввода данных, основанные на применении этих устройств, являются альтернативными и конкурентными.
  7. Раньше ввод информации совершался при помощи дигитайзеров сразу в векторном виде. Сейчас, когда сканеры получили большое распространение, ввод информации, как правило, происходит при помощи сканера (растровый формат), а затем, на экране монитора производится векторизация.
  8.  Дигитайзер состоит из плоского стола и съемника информации. Большеформатные столы могут крепиться на подставках. Рабочее поле стола может быть выполнено из прозрачного материала и иметь подсветку. Съемники бывают 2-х типов:
  9. курсор — для высокоточного съема координат;
  10. перо — для низкоточного.
  11. Выбор зависит от задач, которые решаются.
  12. Дигитайзеры различаются
  13. размерами рабочего поля и общими габаритами, примерно соответствующими форматам от А4 до А0;
  14. точностью, контролируемой погрешностями курсора;
  15. точностью поля дигитайзера, его конструктивным разрешением, т.е. величиной минимального шага — инкремента (или дискрета). Минимальный шаг обычно находится в пределах сотых долей мм.
  16. Малый дигитайзер иногда называют по-другому — «таблетка».
  17.  Цифровые камеры, снабженные объективами с изменяющимся фокусным расстоянием. Цифровые камеры оснащены CCD-матрицей, состоящей из 1,3 млн. элементов, которая обеспечивает захват изображения с разрешением 1343 x 972 точки. Это среднее разрешение, но есть гораздо выше. С помощью последовательного интерфейса осуществляется перекачка изображения в компьютер.
  18.  Сканеры — это устройства аналого-цифрового преобразования изображения для его автоматизированного ввода в компьютер в растровом формате с высоким разрешением (300 — 600 — 900 — 1200 и более dpi) путем сканирования оригинала в отраженном свете.
  19. Сканеры бывают: планшетные, барабанные, роликовые и ручные.
  20.  Клавиатура — набор символов с клавиатуры.

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 6

1 Технологические вопросы создания тематических карт в среде ГИС МарInfo.

Создание базы данных.

  1.  База данных (БД) — одно из центральных понятий ГИС. Под БД понимается поименованная совокупность цифровых данных, отображающих состояние объекта, его свойства и взаимоотношения с другими объектами, а также комплекс технических средств для ведения этих баз данных.
  2.     Создание БД и обращение к ним по запросу осуществляется с помощью СУБД.
  3.     СУБД — это комплекс программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования БД.

2.Основные графические форматы  

AI .AI     (ADOBE ILLUSTRATOR) 

BMP .BMP  (WINDOWS BITMAP) 

EPS .EPS    (ENCAPSULATED POSTSCRIPT) 

PCX .PCX   (PC  PAINTBRUSH) 

TIFF .TIF    (TAGGED IMAGE FILE FORMAT) 

WMF .WMF (WINDOWS METAFILE) 

GIF .GIF    (GRAPHICS INTERCHANGE FORMAT) 

JPEG .JPG    (JOINT PICTURE EXPERT GROUP)

DGN            .DGN   (DIGITAL GRAPHICS NOTE)

DXF .DXF   (AUTOCAD) 

Формат файла- это некий шаблон, который   

 описывает, какие строки, символы, числа и т.п. и в каком порядке должны быть размещены в файле. 

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 7

  1.  1.   Географические информационные системы (ГИС). Основные понятия и определения.
  2.  
  3. ГИС — система технических и программных средств, технологического, организационно-методического и информационного обеспечения, предназначенная для сбора, накопления, хранения, обработки, отображения, анализа, представления и распространения В конце XX в. автоматизация, компьютеризация и информатизация всех сфер человеческой деятельности обусловили формирование и развитие в науках о Земле новой науки — Геоинформатики, которая занимается сбором, обработкой и представлением информации о свойствах объектов, процессов и явлений, происходящих на Земле.
  4. Русский термин «геоинформатика» (ГИ) происходит от слов:
  5. «информатика» — научное направление, занимающееся изучением законов, методов и способов накапливания, обработки и передачи информации с помощью компьютера и других технических средств;
  6. «гео» — географическая, т.е. пространственная, территориальная.
  7.  Геоинформатика — это наука, технология и производственная деятельность по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию Географических Информационных Систем (ГИС) и по разработке геоинформационных технологий. Т.е., коротко, — это учение о ГИС.
  8.  ГИС — это:
  9.  С одной стороны — аппаратно-программные комплексы, обеспечивающие сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных. Одна из основных функций ГИС — создание и использование компьютерных (электронных) карт, атласов и других произведений.
  10.  С другой стороны — программный продукт, в котором реализованы функциональные возможности ГИС.
  11. Понятие ГИС заимствовано из английского языка. Это дословный перевод оригинала: Geographic (al) Information System — GIS. В русскоязычной литературе термин появился в 1970-х гг. и имеет синонимы: Географические Информационные Системы (прямая полная расшифровка), Геоинформационные Системы (сокращенная расшифровка).
  12. Первые ГИС были созданы в Канаде, США и Швеции для изучения природных ресурсов в середине 1960-х гг. Сейчас существуют и интенсивно развиваются, в том числе и у нас, тысячи и десятки тысяч ГИС. Геоинформационные технологии широко используются в городском кадастре, земельном кадастре, науке и т.д. В том числе и то, что изучаете вы на практических занятиях, а именно, ГИС MapInfo.
  13. ГИС интегрируют картографическую информацию, данные дистанционного зондирования (ДЗ), экономического мониторинга, статистику, гидрометеонаблюдения и т.д. В создании ГИС участвуют многие министерства и ведомства, научные организации, частные фирмы, учебные заведения и т.д. Затрачиваются колоссальные средства (недешевое удовольствие!), но это окупается.
  14.  Сущность ГИС состоит в том, что они позволяют собирать данные, создавать базы данных (БД), вводить их в компьютерные системы, хранить, обрабатывать и преобразовывать. А потом выдавать по запросам пользователям, чаще всего в картографической форме, либо в виде таблиц, графиков, текстов.
  15. ГИС можно рассматривать одновременно как:
  16. инструмент научных исследований;
  17. технологии;
  18. ГИС-индустрию. Технологической основой ГИС, позволяющей реализовать функциональные возможности ГИС, являются геоинформационные технологии (синоним — ГИС-технологии). В самом общем виде суть геоинформационных технологий составляет ввод, обработка и вывод пространственных данных, а ее ядро составляют операции пространственного анализа (ПА) и геомоделирования (ГМ).
  19.  Пространственный анализ — это группа функций, обеспечивающих анализ размещения, связей и иных пространственных отношений географических объектов. Например: анализ зон видимости-невидимости (артиллеристы), анализ соседства, анализ сетей, анализ цифровой модели рельефа и др.
  20.  Геомоделирование — (пространственное моделирование) — это исследование каких-либо пространственных явлений, процессов, объектов или отдельных их свойств путем построения и изучения их модели. Наиболее яркий пример — построение цифровой модели рельефа.

2.ГИС-технология создания карт земельных ресурсов.

1. Подготовка исходных данных и их ввод

С накопить тахеометров, приемников GPS, систем обраб изобр, дигитализацией, сканир, исх. данных

2.Формир и редактирование слоёв созд карты и табл к ним.

3.Формир БД

4.Разраб. легенды карты

5.Совмещение слоев, формир картограф изобр тематич карты и его редактир

6. Компоновка карты

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 8

1.База данных. Система упр базами данных.Под БД понимается совокупность цифровых данных, представленных в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами.

Основной характерной чертой базы данных является независимость организации и хранения данных от прикладных программ, в которых они используются. Эта независимость означает, что изменения данных не приводит к необходимости модифицировать прикладные программы и наоборот. Т.е. база данных в отличие от обычного файла ориентирована на интегрированные требования разных приложений (задач) а не на одну программу. База данных имеет следующие важные свойства:

  1. скорость доступа к информации;
  2. полная доступность к информации;
  3. гибкость;
  4. целостность данных.

Для решения проблемы управления базами данных были развиты две концепции:

  1. система управления базами данных (СУБД),
  2. администратор базы данных. Администратор базы данных — это лицо или целое подразделение, ответственное за общее состояние базы данных, функционирование средств управления базой данных и интерфейсов.

Создание БД и обращение к ним по запросу осуществляется с помощью СУБД.

СУБД — это комплекс программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования БД. Базы данных в зависимости от способа организации данных и их структуры делятся на иерархические, сетевые и реляционные. Большинство современных коммерческих СУБД относятся к реляционному типу, то есть поддерживающему реляционные модели данных. Иерархические-устанавливают строгую подчиненность между объектами. Сетевые-где записи связаны отношением «многие со многими».

Реляционная база данных — это набор «плоских» (двумерных) таблиц (отношений — relation), которые состоят из экземпляров записей одинаковой структуры — кортежей, содержащих элементарные данные — атрибуты, образующие столбцы — домены.

Реляционную модель данных можно наглядно представить в виде прямоугольной таблицы, где для каждого объекта (О1, О2, ... Оn) в столбцах приводятся их характеристики, которые обычно называются атрибутами (А1, А2, ... Аn).

Структура базы данных в общем случае специфична для каждого конкретного проекта. В каждом конкретном случае в результате анализа задач определяется, какие необходимы таблицы, какие они должны содержать строки, какими столбцами перекрываться между собой.

При использовании ГИС в картографии, в реляционных БД содержатся два типа данных: графические и атрибутивные (или семантические).

В графической базе данных хранится так называемая графическая или метрическая основа карты в цифровом виде. Атрибутивная база данных содержит в себе определенную смысловую нагрузку карты и дополнительные сведения, которые относятся к пространственным данным, но не могут быть прямо нанесены на карту — это описание территории или информация, описывающая качественные характеристики объектов (атрибуты). Картографическая атрибутивная (семантическая) информация — информация в цифровом или текстово-графическом виде о количественных и качественных характеристиках объектов или явлений.

2.Отличительные особенности ГИС MapInfo.

MapInfo относится к классическим ГИС настольного типа, ориентированным на использование ПК. В отличие от ГИС профессионального уровня, таких как ГИС фирмы Intergraph, Esri (ArcInfo), в настольных ГИС ограничены возможности анализа данных, а также средства ввода и вывода информации.

MapInfo одна из самых распространенных ГИС наряду с перечисленными профессиональными. MapInfo — проста и удобна в использовании. Это универсальный программный продукт, обладающий большими возможностями для работы с графическими изображениями и вывода их на печать в традиционном виде.

Используемые данные (данные, с которыми можно работать в MapInfo):

  1. Графические: растровые (в различных форматах: JPEG, TIFF, BMP, GIF); векторные — в форматах программных продуктов MapInfo.

Картографические изображения могут быть в различных проекциях. MapInfo поддерживает большинство распространенных проекций. Но так как это программа американская, то, естественно поддерживаются проекции, которые используются там. В частности, проекция Гаусса-Крюгера не поддерживается. Но можно написать специальный соответствующий модуль для поддержки нужной проекции.

  1. Тематические данные, содержащиеся в различных электронных таблицах. Эти данные можно импортировать из Excel.

Текстовые аннотации, легенды, графики, которые можно привязывать к объектам карты.

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 9

1.Базы данных и СУБД. Понятие о иерархических, сетевых и реляционных

моделях БД.

Под БД понимается совокупность цифровых данных, представленных в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами.

Основной характерной чертой базы данных является независимость организации и хранения данных от прикладных программ, в которых они используются. Эта независимость означает, что изменения данных не приводит к необходимости модифицировать прикладные программы и наоборот. Т.е. база данных в отличие от обычного файла ориентирована на интегрированные требования разных приложений (задач) а не на одну программу. База данных имеет следующие важные свойства:

  1. скорость доступа к информации;
  2. полная доступность к информации;
  3. гибкость;
  4. целостность данных.

Для решения проблемы управления базами данных были развиты две концепции:

  1. система управления базами данных (СУБД),
  2. администратор базы данных. Администратор базы данных — это лицо или целое подразделение, ответственное за общее состояние базы данных, функционирование средств управления базой данных и интерфейсов.

Создание БД и обращение к ним по запросу осуществляется с помощью СУБД.

СУБД — это комплекс программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования БД. Базы данных в зависимости от способа организации данных и их структуры делятся на иерархические, сетевые и реляционные. Большинство современных коммерческих СУБД относятся к реляционному типу, то есть поддерживающему реляционные модели данных. Иерархические-устанавливают строгую подчиненность между объектами. Сетевые-где записи связаны отношением «многие со многими».

Реляционная база данных — это набор «плоских» (двумерных) таблиц (отношений — relation), которые состоят из экземпляров записей одинаковой структуры — кортежей, содержащих элементарные данные — атрибуты, образующие столбцы — домены.

Реляционную модель данных можно наглядно представить в виде прямоугольной таблицы, где для каждого объекта (О1, О2, ... Оn) в столбцах приводятся их характеристики, которые обычно называются атрибутами (А1, А2, ... Аn).

Структура базы данных в общем случае специфична для каждого конкретного проекта. В каждом конкретном случае в результате анализа задач определяется, какие необходимы таблицы, какие они должны содержать строки, какими столбцами перекрываться между собой.

При использовании ГИС в картографии, в реляционных БД содержатся два типа данных: графические и атрибутивные (или семантические).

В графической базе данных хранится так называемая графическая или метрическая основа карты в цифровом виде. Атрибутивная база данных содержит в себе определенную смысловую нагрузку карты и дополнительные сведения, которые относятся к пространственным данным, но не могут быть прямо нанесены на карту — это описание территории или информация, описывающая качественные характеристики объектов (атрибуты). Картографическая атрибутивная (семантическая) информация — информация в цифровом или текстово-графическом виде о количественных и качественных характеристиках объектов или явлений.

2.

Связи геоинформатики и ГИС с другими науками.

География:

  1. объясняет сущность природных и социально-экономических явлений, их происхождение, взаимосвязь и распространение на земной поверхности; имеет давние традиции пространственного анализа, обеспечивает методы для его осуществления, предлагает пространственный взгляд на любое исследование;
  2. получает мощный инструментарий для пространственного анализа и все большее количество необходимых достоверных данных для решения своих задач.

Картография:

  1. в настоящее время основным источником входных данных для ГИС являются карты, которые представляют собой основную форму представления (визуализации) информации в ГИС;
  2. компьютерная картография, (называемая также «цифровой» или «автоматизированной» картографией) дает методы цифрового описания картографической информации;
  3. получает мощное средство и колоссальные наборы данных для создания всевозможных картографических произведений.

Дистанционное зондирование:

  1. изображения, полученные с самолетов и космических летательных аппаратов, являются главными источниками географических данных;
  2. отдешифрированные данные дистанционного зондирования могут быть легко объединены с другими слоями данных в ГИС;
  3. многие ГИС имеют для анализа изображений сложные аналитические функции.

Геодезия:

  1. обеспечивает высококачественное создание первичных топографических карт по результатам наземной съемки и на их основе создание большого числа тематических карт;
  2. обеспечивает высококачественные данные о размерах и форме Земли и других планет, методы определения опорных точек на поверхности Земли, пространственном местоположении границ землепользовании и землевладений, угодий, зданий, дорожной сети, рек и т.п.
  3. изучает методы и способы создания базовых карт и планов состояния и использования земель с применением таких средств как GPS (Global Position System) и электронных тахеометров;

Фотограмметрия:

  1. разрабатывает методы определения положения, размеров и формы объектов на земной поверхности по их фотографическим изображениям, является основополагающим звеном в общей технологической схеме цифровой обработки аэро- и космических фотоснимков.

Информатика:

  1. автоматизированное проектирование (САПР) оказало влияние на методы ввода, визуализации и представления данных, особенно для трехмерных объектов;
  2. достижения компьютерной графики (технические средства и программное обеспечение) используются при обработке и демонстрации графических объектов, заимствуются и методы визуализации, включая мультимедийные средства;
  3. системы управления базами данных (СУБД) дают методы представления данных в цифровой форме, процедуры создания систем и обработки больших объемов данных, в частности обеспечение доступа, хранения и обновления;

Математика и статистика:

  1. различные отрасли математики, особенно геометрия, теория графов, теория баз данных, исследование операций, оптимальное управление и статистика широко используются в ГИС при проектировании систем, а также анализе и моделировании пространственных данных.

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 10

1. Классификация ГИС. Области применения ГИС.

Наиболее распространенной в настоящее время является классификация ГИС по следующим признакам:

  1. по территориальному охвату — в зависимости от масштабного ряда цифровых картографических данных, составляющих базу данных ГИС;
  2. по назначению (по проблемной специализации) — в зависимости от целевого использования и характера решаемых задач;
  3. по предметно-тематической (ведомственной, отраслевой) ориентации — в зависимости от области применения;
  4. по способу организации географических данных — в зависимости от форматов ввода, хранения, обработки и представления картографической информации.
  5.  Принято различать следующие виды ГИС.
  6.  По территориальному охвату: глобальные, национальные, региональные, локальные, местные.
  7.  По назначению: многоцелевые, информационно-справочные, учебные, мониторинговые, исследовательские, издательские. Для решения следующих задач: инвентаризация (инвентаризационные), управление, кадастровая оценка, прогнозирование. А также и иного назначения.
  8.  По предметно-тематической ориентации: городские — инженерных коммуникаций и городского хозяйства (муниципальные), земельные (это ГИС земельно-ресурсной и земельно-кадастровой ориентации), природоохранные, экологические и природопользовательские, лесные; коммунальные; транспортные, социально-экономические, геологические, чрезвычайных ситуаций, навигационные,, торгово-маркетинговые, археологические и т.д.
  9.  По способу организации географических данных: векторные, растровые, векторно-растровые, трехмерные.
  10.  Областей применения ГИС очень много, и их число увеличивается. В каждой из прикладных областей существуют свои специфические потребности и терминология.
  11. Управление земельными ресурсами, земельные кадастры.
  12. Инвентаризация и учет объектов распределенной производственной инфраструктуры и управление ими.
  13. Проектирование, инженерные изыскания и планирование в градостроительстве, архитектуре, промышленном и транспортном строительстве.
  14. Тематическое картографирование практически в любых областях его применения. Создание тематических карт и атласов, обновление карт, оперативное картографирование.
  15. Морская картография и навигация.
  16. Аэронавигационное картографирование и управление воздушным движением.
  17. Навигация и управление движением наземного транспорта.
  18. Дистанционное зондирование и космический мониторинг.
  19. Использование и управление природными ресурсами (водными, лесными и т. д.)
  20. Представление и анализ рельефа местности.
  21. Моделирование процессов в природной среде, управление природоохранными мероприятиями.
  22. Мониторинг состояния окружающей среды. Оценка техногенных последствий. Реагирование на чрезвычайные и кризисные ситуации.
  23. Планирование и оперативное управление перевозками.
  24. Геология, минерально-сырьевые ресурсы и горнодобывающая промышленность.
  25. Планирование развития транспортных и телекоммуникационных сетей.
  26. Маркетинг, анализ рынка.
  27. Археология.
  28. Комплексное управление и планирование развития территории, города.
  29. Безопасность, военное дело и разведка.
  30. Общее и специальное образование.
  31. Сельское хозяйство.

2. Блок-схема создания цифровых и электронных  карт земельных ресурсов. Создание базы данных.

Общая технологическая схема ГИС-картографирования (все этапы работ по созданию электронной карты):

  1. Проектирование карты:
  2. оценка «время-емкости» и трудоемкости процесса создания цифровой карты;
  3. оценка сил и средств, которые потребуются для достижения конечного результата (сколько человек, какие программы и т.д.);
  4. оценка источников создания цифровой карты (физическое состояние источника: степень деформации бумаги — наличие сгибов, разрывов; актуальность информации — дата создания и т.д.);
  5. определение параметров картографической проекции источника (это очень важно!);
  6. определение подробности источника в соответствии с назначением будущей карты («чем подробней — тем лучше» не всегда работает: и больше места на диске, и труднее работать).
  7. Создание слоев и таблиц.

После выбора картографических источников нужно:

  1. определить тематические слои однородных объектов, в которых будет храниться информация карты;

Слой — это совокупность однотипных пространственных объектов, относящихся к одной теме в пределах некоторой территории.

  1. каждому слою спланировать набор атрибутивных данных, которые будут храниться в табличной форме.
  2. Подготовка легенды карты:
  3. разработка условных знаков (можно выбрать из того набора, который предлагает программа, или сконструировать);
  4. определить цвет гаммы и толщины линий.
  5. Цифрование карт.

Определяется последовательность цифрования слоев карты (можно использовать ту последовательность, которая предлагается при создании географической карты). Цифрование осуществляется с помощью дигитайзера или сканера (с последующей векторизацией).

  1. Редактирование оцифрованной карты.

После ввода графики необходимо выявить и исправить ошибки. Наиболее распространенные типичные ошибки графики электронных карт:

  1. пропущенные или лишние объекты (пропущенные — оцифровать, лишние — удалить);
  2. несвязанность и незамкнутость полигонов, полилинии вместо полигонов;
  3. отсутствие или более, чем одна, метка в полигоне (это в ArcInfo);
  4. повторно оцифрованные одни и те же линии (необходимость копирования).

Большинство этих ошибок выявляются автоматически (программным способом). Но выявление пропущенных объектов возможно только визуально.

После устранения ошибок графики необходимо устранить более мелкие дефекты, например, — точность передачи линейных объектов.

Автоматические векторизаторы тоже имеют свои недостатки и проблемы, и при их использовании также необходимо редактирование.

  1. Перевод карты в реальные географические координаты.

Это перевод координат, в которых получена цифровая карта, в реальные географические координаты. Как правило, программные продукты имеют функцию пересчета сферических координат в прямоугольные координаты различных проекций. Для перевода цифровой карты в реальные географические координаты необходим ее изначальный пересчет в проекцию исходной карты. При пересчете из одной проекции в другую нельзя злоупотреблять этим: излишние операции вносят большие искажения.

  1. Проверка послойного соответствия карты. Сшивка карт из слоев и листов.

Графические объекты хранятся послойно. Из-за этого могут возникнуть целый ряд ошибок, связанных с повторным цифрованием одних и тех же объектов. При наложении слоев друг на друга видны ошибки (смещения).

Сшивка — автоматическое объединение цифровых записей двух отдельных смежных листов цифровых карт или слоев ГИС в единую карту.

  1. Ввод атрибутивных данных (база данных).
  2. Оформление карты.
  3. Описание карты (метаданные: параметры проекции, источники, когда и кто составил, и т.п.).

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 11

1.Создание тематических слоев в ГИС MapInfo . Их аналоги из классической картографии.

Знаковый способ- размерные символы(символы разных размеров, наприм точки разной велечены), точечный – плотность точек, способ качественного фона – отдельные значения(каждому обьекту цвет автоматич, адм. карты), способ картограммы – диапазон значений(как у нас в работе), способ картодиаграммы-столбчатые круговые

Карта- создать тематич карту

2. Способы создания числовых шкал легенды тематических карт в ГИС

MapInfo .

Карта-созд тем карту-настройки

Методы созд:

Равное кол-во записей, равный разброс значений, естественные группы, на основе дисперсии, квантование, вручную

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 12

1.Подсистема обработки, поиска и анализа данных.Послойная организация данных.

  1.  -поиск данных в БД
  2. -проведение логической операции над конкретными данными
  3. -анализ изобр с целью принятия управленческих решений
  4. -наложение слоев
  5. -спец расчеты и анализ изобр
  6. -агрегирование данных(переход к собирательным характеристикам объектов)
  7. -геокадирование (привязка к карте пространственных объектов из таблиц)
  8. -построение буферных зон(полигонов,границы ко-ых отстоят от исх объектов на заданном расстоянии)
  9. -сетевой анализ(задачи на сетях линейных объектов)
  10. -картометрия(расчеты площадей,длин,периметров и т.д.).
  11. Послойная организация данных:
  12. -растр(нижний слой-основа)
  13. -растительность
  14. -населенные пункты
  15. -дорожная сеть
  16. -гидрография
  17. -границы
  18. -косметический слой

Программы преобразования, обработки и анализа данных.

Эти программы составляют ядро геоинформационных технологий. К ним относятся программы, обеспечивающие:

  1. операции переструктуризации данных;
  2. трансформацию проекций и изменение системы координат;
  3. операции вычислительной геометрии;
  4. оверлейные операции (наложение разноименных и разнотипных слоев данных)
  5. общие аналитические, графоаналитические и моделирующие функции.
  6.  Переструктуризации данных — это операции преобразования данных из векторного представления в растровое представление и обратно. Алгоритм векторно-растрового преобразования довольно прост.

а) векторное изображение: набор векторных полигонов с их номерами;

б) регулярная квадратная сетка накладывается на исходное векторное изображение. Принадлежность ячейки и полигона в целом определяется положением его геометрического центра.

в) и г) Каждая ячейка получает номер своего полигона.

Все это выполняется автоматически, машиной.

Существует множество программ для работы с растрами и обработки растровых данных. Например, серия программ: RasterArts, (Spotlight, RasterDesk, Vectory, ColorProcessor) и другие, которые содержат большой набор инструментов для обработки растрового материала (фильтры, калибровку, трансформацию, редактирование и автоматическую векторизацию). Специальные векторизаторы (наиболее распространенные) — MapEdit, EasyTrace — предназначены для автоматизированной или полуавтоматизированной векторизации цветного или ч/б растрового изображения. Они очень удобны, если исходное изображение — расчлененное.

Программы обработки растровых данных помогают:

  1. исправить метрические погрешности сканера и искажения любой другой природы (ScanCorrect);
  2. подготовить растровый файл отсканированной карты к векторизации путем уменьшения цветовой гаммы (например, исправить разный цвет у одинаковых фоновых знаков) — Magic Map;
  3. осуществить цветокалибровку файлов к цветопечати, чтобы минимизировать искажения цветов при печати изображения — AccuPrint.

Среди других операций реструктуризации данных выделяются операции фрагментации или дефрагментации слоев, включая сшивку фрагментов при полистном цифровании исходных карт.

  1.  Трансформация проекций и изменение системы координат. Сюда входят:

операции пересчета координат пространственного объекта;

операции укладки объектов в систему опорных точек с использованием линейных или аффинных преобразований

трансформация картографической проекции — наиболее часто используемая операция. Необходимость этой операции проявляется при использовании карт, составленных в разных проекциях, для составления, например, электронного атласа.

Коммерческие программные продукты высокого уровня обязательно содержат блок преобразования проекций.

  1.  Операции вычислительной геометрии. Программные средства ГИС предоставляют пользователю возможность производить некоторые картометрические операции:
  2. расчет площадей;
  3. расчет длин ломаных линий;
  4. расчет координат центроидов и ряд других.
  5.  Оверлейные операции.

Например, наложение 2-х разноименных слоев — это типичная оверлейная операция.

Наложение двух разноименных слоев с генерацией производных объектов, возникающих при их геометрическом наслоении. Но! Большие затраты времени на поиск координат всех пересечений.

В простейшем случае это операция отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных слоев объединяются физически. Наложение, или пространственное объединение, позволяет, например, интегрировать данные о почвах, уклоне, растительности и местоположении землевладения со ставками земельного налога.

  1.  Общие аналитические, графоаналитические и моделирующие функции — это:
  2. расчет и построение так называемых буферных зон, то есть областей, ограниченных эквидистантными линиями — линиями равного отстояния;
  3. анализ сетей (классические оптимизационные задачи: определение кратчайших путей) и задачи на сетях. Эти операции очень часто используются коммерческими предприятиями для решения транспортных задач (так называемые «задачи коммивояжера»;
  4. цифровое моделирование рельефа на основе значений плановых и высотных координат множества точек. Это — возможность рассчитать углы наклона, составить экспозицию склонов, вычислить площади поверхности рельефа, объем, нарисовать (сгенерировать) горизонтали или профиль;
  5. картографическая графика — это: возможность воспроизведения монохромных и цветных карт, выбор и изменение палитры цветовых заливок, штриховок, крапа; редактирование и использование различных способов картографического изображения; создание новых знаков (обычно выбор условных знаков ограничен, и их необходимо добавлять); размещение и редактирование легенды; возможность размещать карты-врезки, графики, таблицы — т.е. выполнять полную компоновку.
  6. Послойная организация данных:
  7. -растр
  8. -растительность
  9. -населенные пункты
  10. -дорожная сеть
  11. -гидрография
  12. -границы
  13. -косметический слой

2.   Технические средства обработки и преобразования данных.

Технические средства обработки и преобразования данных — это то, что раньше называли ЭВМ, а сейчас — компьютеры.

По конструктивным особенностям, функциональным возможностям, производительности и эксплуатационным характеристикам различают: персональные компьютеры (ПК) и рабочие станции (РС).

ПК — это компьютер, рассчитанный на использование одним человеком (пользователем), обеспечивающий его (пользователя) всеми необходимыми средствами.

Все многообразие ПК исчерпывается компьютерами, построенными на микропроцессорах 2-х типов:

Intel (Pentium) и программно-совместимые аналоги других фирм- производителей — AMD, Cyrix, Texas Instruments;

Power PC, Motorola, IBM.

Типичный ПК состоит из:

Системного блока. Системный блок включает: материнскую плату с процессором, основной памятью, интерфейсными и вспомогательными схемами и адаптерами устройств; накопитель на жестких и гибких магнитных дисках; оперативную память (ОЗУ — оперативное запоминающее устройство); блок питания; привод CD-Rom.

Клавиатура.

Манипулятор типа «мышь».

Монитор (дисплей, экран отображения).

ПК комплектуются разнообразными периферийными устройствами.

Портативный ПК — notebook.

Рабочая станция — это высокопроизводительный компьютер с RISC-процессором и мощным графическим ускорителем (графическим процессором). Как правило, РС работают под управлением операционной системы UNIX.

Компьютерные сети. Для передачи информации с одного компьютера на другой (или другие) создаются специальные компьютерные (вычислительные, информационные) сети. Это сети передачи данных, в узлах которых расположены компьютеры.

По площади, на которой размещены узлы, сети делятся на:

локальные (в пределах офиса, учреждения);

городские;

региональные;

глобальные.

Существует множество видов локальных сетей. Однако наибольшее распространение получили три модификации: 1) Ethernet; 2) ArcNet; 3) Token-Ring.

  1. Локальная сеть на базе Ethernet функционирует по принципу «общая шина», который заключается в следующем: для подключения компьютеров к сети используется один кабель (к нему подсоединяются все компьютеры или рабочие станции).
  2.  ArcNet работает по схеме «звезда». Т.е. все сетевые компьютеры подключены к одному общему устройству отдельным кабелем.
  3. Архитектура Token-Ring обеспечивает взаимодействие сети компьютеров по схеме «кольцо». Каждый компьютер соединен с каждым другим.

Все компьютеры соединяются при помощи сетевых адаптеров (плат) и кабелей. Сетевая плата вставляется непосредственно в слоты расширения на материнской плате компьютера. Сетью управляет сетевая операционная система.

Локальные сети могут объединяться в глобальную сеть с поля межсетевых шлюзов (gateway), мостов (bridge) и маршрутизаторов (router). Для этого необходимы линии связи: телефонные, спутниковые и радиоканалы. Для связи по аналоговым (телефонным) сетям используют модемы.

В настоящее время создаются беспроводные сети, использующие технологию радио- и инфракрасных волн. Беспроводные сети состоят из 2-х основных частей:

адаптера, с помощью которого компьютер подключается к сети;

узла доступа, который устанавливает связь между адаптером и сетью.

2. ГИС-технология создания карт земельных ресурсов.

1. Подготовка исходных данных и их ввод

С накопить тахеометров, приемников GPS, систем обраб изобр, дигитализацией, сканир, исх. данных

2.Формир и редактирование слоёв созд карты и табл к ним.

3.Формир БД

4.Разраб. легенды карты

5.Совмещение слоев, формир картограф изобр тематич карты и его редактир

6. Компоновка карты

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 13

1.ГИС. Определения. ГИС — система технических и программных средств, технологического, организационно-методического и информационного обеспечения, предназначенная для сбора, накопления, хранения, обработки, отображения, анализа, представления и распространения В конце XX в. автоматизация, компьютеризация и информатизация всех сфер человеческой деятельности обусловили формирование и развитие в науках о Земле новой науки — Геоинформатики, которая занимается сбором, обработкой и представлением информации о свойствах объектов, процессов и явлений, происходящих на Земле.

Русский термин «геоинформатика» (ГИ) происходит от слов:

«информатика» — научное направление, занимающееся изучением законов, методов и способов накапливания, обработки и передачи информации с помощью компьютера и других технических средств;

«гео» — географическая, т.е. пространственная, территориальная.

Геоинформатика — это наука, технология и производственная деятельность по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию Географических Информационных Систем (ГИС) и по разработке геоинформационных технологий. Т.е., коротко, — это учение о ГИС.

ГИС — это:

С одной стороны — аппаратно-программные комплексы, обеспечивающие сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных. Одна из основных функций ГИС — создание и использование компьютерных (электронных) карт, атласов и других произведений.

С другой стороны — программный продукт, в котором реализованы функциональные возможности ГИС.

Понятие ГИС заимствовано из английского языка. Это дословный перевод оригинала: Geographic (al) Information System — GIS. В русскоязычной литературе термин появился в 1970-х гг. и имеет синонимы: Географические Информационные Системы (прямая полная расшифровка), Геоинформационные Системы (сокращенная расшифровка).

Первые ГИС были созданы в Канаде, США и Швеции для изучения природных ресурсов в середине 1960-х гг. Сейчас существуют и интенсивно развиваются, в том числе и у нас, тысячи и десятки тысяч ГИС. Геоинформационные технологии широко используются в городском кадастре, земельном кадастре, науке и т.д. В том числе и то, что изучаете вы на практических занятиях, а именно, ГИС MapInfo.

ГИС интегрируют картографическую информацию, данные дистанционного зондирования (ДЗ), экономического мониторинга, статистику, гидрометеонаблюдения и т.д. В создании ГИС участвуют многие министерства и ведомства, научные организации, частные фирмы, учебные заведения и т.д. Затрачиваются колоссальные средства (недешевое удовольствие!), но это окупается.

Сущность ГИС состоит в том, что они позволяют собирать данные, создавать базы данных (БД), вводить их в компьютерные системы, хранить, обрабатывать и преобразовывать. А потом выдавать по запросам пользователям, чаще всего в картографической форме, либо в виде таблиц, графиков, текстов.

ГИС можно рассматривать одновременно как:

инструмент научных исследований;

технологии;

ГИС-индустрию. Технологической основой ГИС, позволяющей реализовать функциональные возможности ГИС, являются геоинформационные технологии (синоним — ГИС-технологии). В самом общем виде суть геоинформационных технологий составляет ввод, обработка и вывод пространственных данных, а ее ядро составляют операции пространственного анализа (ПА) и геомоделирования (ГМ).

Пространственный анализ — это группа функций, обеспечивающих анализ размещения, связей и иных пространственных отношений географических объектов. Например: анализ зон видимости-невидимости (артиллеристы), анализ соседства, анализ сетей, анализ цифровой модели рельефа и др.

Геомоделирование — (пространственное моделирование) — это исследование каких-либо пространственных явлений, процессов, объектов или отдельных их свойств путем построения и изучения их модели. Наиболее яркий пример — построение цифровой модели рельефа.

2 СОЗДАНИЕ ТЕМАТИЧЕСКИХ СЛОЕВ

Как известно, в картографии сегодня насчитывается 11 способов

изображения тематического содержания:

Значковый способ.

Точечный.

Способ изолиний.

Способ ареалов.

Способ качественного фона

Способ количественного фона.

Способ картограммы.

Способ картодиаграммы.

Локализованных диаграмм.

Знаков движения.

Линейных знаков.

   В MapInfo реализованы только некоторые их них:  способу  качественного фона соответствует способ «Отдельные значения»; способу картограммы - «Диапазоны значений»;  точечному способу - «Плотность точек»; значковому - «Размерные символы»; способу изолиний - «Поверхность»; способу картодиаграммы - «Столбчатые и круговые диаграммы».

1.Выполните команду Карта - Создать тематическую Карту, и на экран будет выведен диалог "Создание тематической Карты - Шаг 1 из 3"

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 14

1. Классификация ГИС.

Принято различать следующие виды ГИС.

По территориальному охвату: глобальные, национальные, региональные, локальные, местные.

По назначению: многоцелевые, информационно-справочные, учебные, мониторинговые, исследовательские, издательские. Для решения следующих задач: инвентаризация (инвентаризационные), управление, кадастровая оценка, прогнозирование. А также и иного назначения.

По предметно-тематической ориентации: городские — инженерных коммуникаций и городского хозяйства (муниципальные), земельные (это ГИС земельно-ресурсной и земельно-кадастровой ориентации), природоохранные, экологические и природопользовательские, лесные; коммунальные; транспортные, социально-экономические, геологические, чрезвычайных ситуаций, навигационные,, торгово-маркетинговые, археологические и т.д.

По способу организации географических данных: векторные, растровые, векторно-растровые, трехмерные.

2. Компоновка карты и формирование макета печати  в среде MapInfo.

Окно-Новый отчёт(рамка содерж окно)

Добавление новых элементов- кнопка рамка

2 раза на изобр, и можно выставлять масштаб

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 15

  1.  Составные части ГИС. Подсистема вывода изображений.

Составные части ГИС: подсистема хранения информ, подсистема обработки и анализа информ, подсистема вывода информ, подсистема ввода информ.

  1. Программное обеспечение вывода информации.
  2. Результаты обработки данных должны быть представлены в наглядном виде (визуализированы). Программные средства ГИС обычно включают достаточно широкий набор средств генерации выходных данных. Вывод информации осуществляется с помощью специальных программ (в том числе драйверов технических устройств).
  3. Большинство мощных коммерческих программных продуктов, в которых реализованы функциональные возможности ГИС, обладают многими из перечисленных типов программного обеспечения для ввода данных, управления БД, преобразования, обработки и анализа данных, вывода картографической информации.

Графо-простроители, плоттеры, слайды, принтер, монитор, видеофильм, магнитные насители, внеш системы.

2.Технология создания тематических карт средствами MapInfo. Подготовка к созданию карты.

Узнать название карты, что должно получиться, масштаб, какие элементы главные, степень подробности, какие материалы будут исп., - редакционно подготов работа  Подготовка исходных данных(цифр картограф материалов)

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 16

Способы представления и организации данных в ГИС. Векторные и растровые данные.Достоинства и недостатки.

Различают следующие способы представления пространственных данных (т.е. способы цифрового описания пространственных объектов):

  1. векторное представление;
  2. растровое представление;
  3. регулярно-ячеистое представление;
  4. квадротомическое представление (квадродерево).
  5.  Векторное представление данных (векторная модель данных) — это цифровое представление точечных, линейных и полигональных пространственных объектов в виде набора координатных пар с описанием только геометрии объектов.

Векторное представление исторически связано с устройствами цифрования карт векторного типа — дигитайзерами с ручным обводом.

  1.  Точечные объекты в векторном формате представляются в виде последовательности записей, каждая из которых содержит три записи (числа):

          - уникальный идентификационный номер;

- значение координаты X;

- значение координаты Y.

  1.   Линейные объекты в векторном формате представляются в виде следующей записи, содержащей:

- идентификатор (ID N) линии, отрезка;

- координатных пар точек;

- специального элемента («метки»), позволяющего отделить один отрезок от другого в файле данных.

Такая модель представления линейных объектов носит название «спагетти» (поскольку она не описывает топологию линейных объектов).

Следует выделить две основные разновидности векторной формы цифровой карты, которые во многом определяют общую логическую организацию данных.

Векторная не топологическая модель — это разновидность векторной формы цифровой карты, в которой метрическая информация описывает только положение и форму отдельных объектов без учета топологических отношений между ними.

В этой модели метрическая информация идентифицируется только на уровне целого объекта; части контуров объектов и связанные с ними узлы не выделяются и не идентифицируется. Это значит что положение и форма каждого объекта совершенно независимо от других объектов описывается своим набором координат точек контура (ось линейного объекта или замкнутая линия для площадного объекта) При этом те части контуров объектов, которые являются по своей природе общими для двух и более объектов (например, граница двух земельных участков) будут представлены в составе метрической информации дважды или более раз. Такую модель также называют последовательной объектно-ориентированной (и, как было упомянуто выше, — "спагетти").

Модель, которая описывает не только геометрию, но и топологию объектов (т.е. отношение между полигонами, дугами и узлами) называется векторно-топологической.

В этом представлении все контуры объектов, т.е. все линии как разомкнутые, так и замкнутые делятся на контурные элементы (дуги, цепочки). Это разбиение на дуги или цепочки производится по признаку общности этих контурных элементов для двух или более объектов. Начало и конец дуг являются узлами. Описание всего контура объекта строится в общем случае путем ссылок на контурные элементы (дуги) общие для нескольких объектов. Такую модель векторной цифровой карты называют также цепочно-узловой, линейно-узловой.

А

Б

В

Д

Г

1

2

3

4

5

6

- узлы — 1,2,4;

- промежуточные точки — 3,5,6;

дуги — 1-2, 2-4, 4-2, 4-1;

полигоны — А, Б, В, Г, Д.

  1.  Растровое представление данных (растровая модель) — это цифровое представление пространственных объектов в виде совокупности одинаковых по размеру ячеек растра (пикселей) с присвоенными им значениями класса объектов.
  2.  Регулярно-ячеистая — это цифровое представление пространственных объектов в виде совокупности ячеек регулярной сети с присвоенными им значениями класса объектов.

Другими словами, для регулярно-ячеистого представления пространственных объектов территория разбивается на ячейки правильной геометрической формы (прямоугольной, квадратной, треугольной, гексагональной, трапециевидной и т.д.).

Размер ячеек может быть различным и определяется требуемым пространственным разрешением.

  1.  Квадротомическое представление (квадродерево) — это способ представления пространственных объектов в виде иерархической древовидной структуры, основанной на декомпозиции пространства на квадратные участки, каждый из которых делится на четыре вложенных до достижения некоторого уровня (обычно до размера точки растра).

За счет квадротомического представления пространственных данных достигается значительная экономия объемов памяти, требуемых для хранения растровых данных. И, что еще более важно, сокращается время доступа к элементам описания пространственных данных.

Аналогичные древовидные структуры — трихотомическое дерево (на треугольнике);

могут строиться также на множестве треугольных элементов модели типа TIN.

  1.  Модель TIN предназначена для представления поверхности (например, — поверхность рельефа местности). Это — нерегулярная сеть точек, соединенных между собой отрезками, образующими множество треугольников гранями.

Каждый треугольник можно пронумеровать, точки — тоже. Описывается следующим образом:

Принципы организации данных в ГИС.

Базовыми принципами организации пространственных данных в ГИС являются:

  1. Принцип послойной организации информации заключается в том, что данные об объектах одного тематического содержания собираются и хранятся в одном файле или одной директории, т.е. в одном тематическом слое.

Под слоем в данном случае понимается некоторая совокупность данных, объединенных по тематическому признаку. В каждой конкретной ГИС это реализовано по-своему и вкладывается в это понятие специфический смысл, но служит это цели более удобного и быстрого отбора информации только интересующей тематики или содержания. Так, например, в отдельный слой может быть информация о подземных коммуникациях, о рельефе. Разбиение на слои может осуществляться исходя из иных соображений, например, по признаку топологической независимости одной группы объектов от другой, с целью облегчения обработки информации. В каждом конкретном случае исполнитель решает эту задачу в зависимости от конкретных условий.

В растровых моделях всегда используется послойный принцип организации.

  1. Объектно-ориентированный принцип организации данных заключается в том, что хранение данных об объекте одной тематической группы осуществляется в соответствии с их иерархической структурой соподчиненности. Другими словами, в соответствии с их положением, принятым в классификации.

Организацию данных в ГИС можно также рассматривать с точки зрения связи пространственных данных с атрибутивными. Здесь возможны два основных случая:

  1. Пространственные и атрибутивные данные целиком отделены друг от друга (т.е. хранятся в разных файлах). Пользователи в этом случае вынуждены иметь дело с двумя системами — графической и СУБД. Примером является программный ГИС-продукт MGE, где метрическая информация хранится в так называемом дизайн-файле или графическом файле DGN (формат Micro Station), а атрибутивная и прочая информация хранится в таблицах БД под управлением СУБД ORACLE (другой пример — AutoCAD и dBase). Такая модель называется смешанной или гибридной.
  2. Пространственные и атрибутивные данные целиком совмещены. В этом варианте, именуемом интегрированной моделью, всяинформация, как метрическая, так и семантическая и проч. хранится в таблицах реляционной базы данных под управлением СУБД. Однако следует иметь в виду, что обычные реляционные СУБД не очень подходят для работы с пространственными данными. Примером такой ГИС является GeoMedia.

Растровые данные: +: информ. Имеет «сплошной» характер, изображение реалистичное; -: большой объем памяти ПК, невозможность обработки изображения;

Векторные данные: +:малый объем памяти, возможность масштабирования и последующего анализа; -: «условность» изображения;

2. Технология создания и анализа карт средствами MapInfo. Работа с растром. Регистрация растрового изображения.

Открыть табл( тип файлов растр, в активной карте), далее регистрировать,(выбор проекции)-добавить контрольную точку( не менее3х) далее покажет ошибки в пикселях, далее ОК

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 17

1. Географические информационные системы (ГИС). Основные понятия и определения . . Географические информационные системы (ГИС). Основные понятия и определения .

Геоинформатика — это наука, технология и производственная деятельность по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию Географических Информационных Систем (ГИС) и по разработке геоинформационных технологий. Т.е., коротко, — это учение о ГИС.

ГИС — система технических и программных средств, технологического, организационно-методического и информационного обеспечения, предназначенная для сбора, накопления, хранения, обработки, отображения, анализа, представления и распространения информации о пространственных объектах.

ГИС — это:

С одной стороны — аппаратно-программные комплексы, обеспечивающие сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных. Одна из основных функций ГИС — создание и использование компьютерных (электронных) карт, атласов и других произведений.

С другой стороны — программный продукт, в котором реализованы функциональные возможности ГИС.

Понятие ГИС заимствовано из английского языка. Это дословный перевод оригинала: Geographic (al) Information System — GIS. В русскоязычной литературе термин появился в 1970-х гг. и имеет синонимы: Географические Информационные Системы (прямая полная расшифровка), Геоинформационные Системы (сокращенная расшифровка).

ГИС интегрируют картографическую информацию, данные дистанционного зондирования (ДЗ), экономического мониторинга, статистику, гидрометеонаблюдения и т.д. В создании ГИС участвуют многие министерства и ведомства, научные организации, частные фирмы, учебные заведения и т.д. Затрачиваются колоссальные средства (недешевое удовольствие!), но это окупается.

Сущность ГИС состоит в том, что они позволяют собирать данные, создавать базы данных (БД), вводить их в компьютерные системы, хранить, обрабатывать и преобразовывать. А потом выдавать по запросам пользователям, чаще всего в картографической форме, либо в виде таблиц, графиков, текстов.

ГИС можно рассматривать одновременно как:

инструмент научных исследований;

технологии;

ГИС-индустрию.

2. Отличительные особенности ГИС MapInfo.

MapInfo относится к классическим ГИС настольного типа, ориентированным на использование ПК. В отличие от ГИС профессионального уровня, таких как ГИС фирмы Intergraph, Esri (ArcInfo), в настольных ГИС ограничены возможности анализа данных, а также средства ввода и вывода информации.

MapInfo одна из самых распространенных ГИС наряду с перечисленными профессиональными. MapInfo — проста и удобна в использовании. Это универсальный программный продукт, обладающий большими возможностями для работы с графическими изображениями и вывода их на печать в традиционном виде.

Используемые данные (данные, с которыми можно работать в MapInfo):

  1. Графические: растровые (в различных форматах: JPEG, TIFF, BMP, GIF); векторные — в форматах программных продуктов MapInfo.

Картографические изображения могут быть в различных проекциях. MapInfo поддерживает большинство распространенных проекций. Но так как это программа американская, то, естественно поддерживаются проекции, которые используются там. В частности, проекция Гаусса-Крюгера не поддерживается. Но можно написать специальный соответствующий модуль для поддержки нужной проекции.

  1. Тематические данные, содержащиеся в различных электронных таблицах. Эти данные можно импортировать из Excel.

Текстовые аннотации, легенды, графики, которые можно привязывать к объектам карты.

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 18

1. Подсистема обработки, поиска и анализа данных. Послойная организация данных. 1. Подсистема обработки, поиска и анализа данных. Послойная организация данных

Программы преобразования, обработки и анализа данных.

Эти программы составляют ядро геоинформационных технологий. К ним относятся программы, обеспечивающие:

  1. операции переструктуризации данных;
  2. трансформацию проекций и изменение системы координат;
  3. операции вычислительной геометрии;
  4. оверлейные операции (наложение разноименных и разнотипных слоев данных)
  5. общие аналитические, графоаналитические и моделирующие функции.
  6.  Переструктуризации данных — это операции преобразования данных из векторного представления в растровое представление и обратно. Алгоритм векторно-растрового преобразования довольно прост.

а) векторное изображение: набор векторных полигонов с их номерами;

б) регулярная квадратная сетка накладывается на исходное векторное изображение. Принадлежность ячейки и полигона в целом определяется положением его геометрического центра.

в) и г) Каждая ячейка получает номер своего полигона.

Все это выполняется автоматически, машиной.

Существует множество программ для работы с растрами и обработки растровых данных. Например, серия программ: RasterArts, (Spotlight, RasterDesk, Vectory, ColorProcessor) и другие, которые содержат большой набор инструментов для обработки растрового материала (фильтры, калибровку, трансформацию, редактирование и автоматическую векторизацию). Специальные векторизаторы (наиболее распространенные) — MapEdit, EasyTrace — предназначены для автоматизированной или полуавтоматизированной векторизации цветного или ч/б растрового изображения. Они очень удобны, если исходное изображение — расчлененное.

Программы обработки растровых данных помогают:

  1. исправить метрические погрешности сканера и искажения любой другой природы (ScanCorrect);
  2. подготовить растровый файл отсканированной карты к векторизации путем уменьшения цветовой гаммы (например, исправить разный цвет у одинаковых фоновых знаков) — Magic Map;
  3. осуществить цветокалибровку файлов к цветопечати, чтобы минимизировать искажения цветов при печати изображения — AccuPrint.

Среди других операций реструктуризации данных выделяются операции фрагментации или дефрагментации слоев, включая сшивку фрагментов при полистном цифровании исходных карт.

  1.  Трансформация проекций и изменение системы координат. Сюда входят:

операции пересчета координат пространственного объекта;

операции укладки объектов в систему опорных точек с использованием линейных или аффинных преобразований

трансформация картографической проекции — наиболее часто используемая операция. Необходимость этой операции проявляется при использовании карт, составленных в разных проекциях, для составления, например, электронного атласа.

Коммерческие программные продукты высокого уровня обязательно содержат блок преобразования проекций.

  1.  Операции вычислительной геометрии. Программные средства ГИС предоставляют пользователю возможность производить некоторые картометрические операции:
  2. расчет площадей;
  3. расчет длин ломаных линий;
  4. расчет координат центроидов и ряд других.
  5.  Оверлейные операции.

Например, наложение 2-х разноименных слоев — это типичная оверлейная операция.

Наложение двух разноименных слоев с генерацией производных объектов, возникающих при их геометрическом наслоении. Но! Большие затраты времени на поиск координат всех пересечений.

В простейшем случае это операция отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных слоев объединяются физически. Наложение, или пространственное объединение, позволяет, например, интегрировать данные о почвах, уклоне, растительности и местоположении землевладения со ставками земельного налога.

  1.  Общие аналитические, графоаналитические и моделирующие функции — это:
  2. расчет и построение так называемых буферных зон, то есть областей, ограниченных эквидистантными линиями — линиями равного отстояния;
  3. анализ сетей (классические оптимизационные задачи: определение кратчайших путей) и задачи на сетях. Эти операции очень часто используются коммерческими предприятиями для решения транспортных задач (так называемые «задачи коммивояжера»;
  4. цифровое моделирование рельефа на основе значений плановых и высотных координат множества точек. Это — возможность рассчитать углы наклона, составить экспозицию склонов, вычислить площади поверхности рельефа, объем, нарисовать (сгенерировать) горизонтали или профиль;
  5. картографическая графика — это: возможность воспроизведения монохромных и цветных карт, выбор и изменение палитры цветовых заливок, штриховок, крапа; редактирование и использование различных способов картографического изображения; создание новых знаков (обычно выбор условных знаков ограничен, и их необходимо добавлять); размещение и редактирование легенды; возможность размещать карты-врезки, графики, таблицы — т.е. выполнять полную компоновку.

Послойная организация данных:

-растр

-растительность

-населенные пункты

-дорожная сеть

-гидрография

-границы

-косметический слой

2. Технологическая схема создания карт земельных ресурсов средствами ГИС. Создание слоев и таблиц. Формирование картографических изображений.

Комплекс работ по созданию земельно-ресурсных (в том числе и земельно-кадастровых) карт осуществляется по определенной технологической схеме.

1. Подготовка исходных данных и их ввод

С накопить тахеометров, приемников GPS, систем обраб изобр, дигитализацией, сканир, исх. данных

2.Формир и редактирование слоёв созд карты и табл к ним.

3.Формир БД

4.Разраб. легенды карты

5.Совмещение слоев, формир картограф изобр тематич карты и его редактир

6. Компоновка карты

Экзаменатор      Заведующий кафедрой

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

Государственный университет по землеустройству

факультет ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

2010/2011 учебный год, весенний семестр, 3 курс

Дисциплина: ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Экзаменационный билет № 19

1.Представление цифровой карты. Полная цифровая модель объекта в цифровой карте. Определения.

Цифровая карта — это цифровая модель географического изображения (карты, плана, снимка). Это данные для построения географического изображения, т.е. его цифровой аналог, представленный на каком-либо носителе. Это — коды, набор цифр.

Цифровые карты, как правило, хранятся в реальных географических координатах и лишены конкретного масштаба. Ц.к. (на экране или бумаге) могут иметь любой масштаб по желанию пользователя. Но это не всегда хорошо.

Хранение Ц.к. в географических координатах позволяет визуализировать географическое изображение (карты) в любых картографических проекциях, осуществлять пересчет реальных географических координат из одной проекции в другую.

Ц.к. более требовательны к топологической корректности. Если на бумаге какие-то линии не доведены, то это незаметно. Если же в цифровой карте, например, полигон не замкнут, то дальше нельзя с ним работать.

Цифровые карты (ЦК), как правило, хранятся в реальных географических координатах и лишены конкретного масштаба. ЦК (на экране или бумаге) могут иметь любой масштаб по желанию пользователя (но это не всегда хорошо). Для ЦК понятие «масштаб» применяется не в смысле отношения размеров реального объекта и его изображения или модели, а в смысле применения к ней требований по картографической генерализации и ее точности, соответствующих обычной карте определенного масштаба.

  1. Хранение ЦК в географических координатах позволяет визуализировать географическое изображение (карты) в любых картографических проекциях, осуществлять пересчет реальных географических координат из одной проекции в другую.
  2. ЦК требовательны к топологической корректности. Если на бумаге какие-то линии не доведены, то это незаметно. Если же в ЦК, например, полигон не замкнут, то дальше нельзя с ним работать.




1. Дипломная работа- Анализ налоговой системы Республики Беларусь
2. Сиддхартха Гаутама
3.  ПРОЕКТУВАННЯ ПЕРЕНАЛОГОДЖУВАЛЬНОГО ПРИСТРОЮ 1
4. известковой водой 3 сероводорода с бромной водой 4 серы с алюминием 3
5. Тематика 1 Роль иностранных банков на российском финансовом рынке на примере
6. 3. Научное обоснование института административной юстиции в науке административного права Вопросы админи.html
7. Учет затрат на производство и исследование себестоимости выпущенной готовой продукции
8. Акваланг ~ подводные легкие ~ как мы назвали аппарат был создан мною в сотрудничестве с инженером Эмил
9. Варианты окладов в СБВ согласно штатного расписания
10. з курсу Політологія- Структура роботи повинна містити наступне- титульний аркуш; зміст; перел

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе