Геоинформационные системы. 2

Контрольная работа

По дисциплине «Введение в геоинформационные системы»

.   

Саратов 2011

Вопрос 5. Система ГЛОНАСС.

ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система — российская спутниковая система навигации. Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в 3-х орбитальных плоскостях с наклонением 64,8°, и высотой 19100 км.

При доведении количества действующих спутников до 18, на территории России обеспечивается практически 100%-ная непрерывная навигация. На остальной части Земного шара при этом перерывы в навигации могут достигать полутора часов. Практически непрерывная навигация по всей территории Земного шара обеспечивается при полной орбитальной группировке из 24-х спутников.

Принцип измерения аналогичен американской системе GPS (NAVSTAR). Первый спутник ГЛОНАСС был выведен Советским Союзом на орбиту 12 октября 1982 года. 24 сентября 1993 года система была официально принята в эксплуатацию.

Спутники системы ГЛОНАСС непрерывно излучают навигационные сигналы двух типов: навигационный сигнал стандартной точности (СТ) в диапазоне L1 (1,6 ГГц) и навигационный сигнал высокой точности (ВТ) в диапазонах L1 и L2 (1,2 ГГц). Информация, предоставляемая навигационным сигналом СТ, доступна всем потребителям на постоянной и глобальной основе и обеспечивает, при использовании приёмников ГЛОНАСС, возможность определения:

горизонтальных координат с точностью 50-70 м (вероятность 99,7%);

вертикальных координат с точностью 70 м (вероятность 99,7%);

составляющих вектора скорости с точностью 15 см/с (вероятность 99,7%)

точного времени с точностью 0,7 мкс (вероятность 99,7%).

Эти точности можно значительно улучшить, если использовать дифференциальный метод навигации и/или дополнительные специальные методы измерений.

Сигнал ВТ предназначен, в основном, для потребителей Министерства обороны России, и его несанкционированное использование не рекомендуется.

Для определения пространственных координат и точного времени требуется принять и обработать навигационные сигналы не менее чем от 4-х спутников ГЛОНАСС. При приёме навигационных радиосигналов ГЛОНАСС приёмник, используя известные радиотехнические методы, измеряет дальности до видимых спутников и измеряет скорости их движения.

Одновременно с проведением измерений в приёмнике выполняется автоматическая обработка содержащихся в каждом навигационном радиосигнале меток времени и цифровой информации. Цифровая информация описывает положение данного спутника в пространстве и времени (эфемериды) относительно единой для системы шкалы времени и в геоцентрической связанной декартовой системе координат. Кроме того, цифровая информация описывает положение других спутников системы (альманах) в виде кеплеровских элементов их орбит и содержит некоторые другие параметры. Результаты измерений и принятая цифровая информация являются исходными данными для решения навигационной задачи по определению координат и параметров движения. Навигационная задача решается автоматически в вычислительном устройстве приёмника, при этом используется известный метод наименьших квадратов. В результате решения определяются три координаты местоположения потребителя, скорость его движения и осуществляется привязка шкалы времени потребителя к высокоточной шкале Универсального координированного времени (UTC).

Вопрос 15. В чем отличие в системе анализа информации в случае традиционной картографии и геоинформационных систем?

В настоящее время  традиционно  применяются  литературные, статистические, картографические, аэро -  и космические материалы. Как правило, их подборка и систематизация для последующего использования осуществляется вручную. Такой путь хорошо известен. Другое направление, активно развивающееся, связано с геоинформатикой, позволяющей формализовать и реализовать в машинной среде значительную часть рутинных операций накопления, хранения, обработки и использования пространственно координатных данных с помощью средств географических информационных систем (ГИС).

Вопрос 25. В чем минусы векторного изображения?

Векторное  изображение -  это  тип  изображения,  которое  состоит  из  объектов,  описанных математически.

Если представить  ось  координат,  на  которую  нанесли  какую-нибудь  фигуру (например, овал). Свойства этой фигуры не будут изменяться при увеличении, поскольку фигура состоит из кривых. Каждая точка этой фигуры имеет свои координаты, на этом фигура и основана, то есть заданы координаты точек, а между ними могут быть расположены различные кривые. Их "искривленность" зависит от свойств точек. Кривые могут иметь только цвет и толщину. 

Векторные изображения,  равно  как и растровые, имеют  свои плюсы и минусы.

Минусы векторных изображений: 

•  отсутствие  реалистичности  у  векторных  рисунков.  Реалистичность  достигается  путем

применения различных сложных цветовых схем; 

•  невозможность использования эффектов, которые можно применять в растровой графике; 

•  практически полная невозможность экспорта растрового рисунка в векторный. 

Вопрос 35. Какие операции с таблицами позволяет делать ГИС?

Элементами таблицы являются: поле (колонка), строка (запись), тип поля определяет тип данных, которые можно в это поле вносить.

Существуют следующие типы данных:

- Целочисленные (integer)

- Десятичные (float)

- Текстовые (text)

- Логические (boolean)

- Дата (Date)

Редактирование данных может осуществляться как для одной ячейки, так и сразу для нескольких ячеек выделенных строк одного поля. При редактировании может использоваться богатый набор арифметических, тригонометрических, строковых операций, операций с датами (в зависимости от типа данных), в выражениях могут участвовать данные сразу из нескольких полей, но заноситься данные могут только в ячейку (ячейки) одного поля.

Как правило, табличные данные, загружаемые в ГИС, имеют поля, посредством которых может осуществляться связь с другими атрибутивными таблицами. Также, если в импортируемой таблице существуют поля, содержащие пространственные координаты (широта, долгота или спроектированные координаты в метрах), то эти данные можно превратить в пространственно привязанный слой. Кроме атрибутивного соединения и создания слоя из таблицы с координатами существует также возможность пространственного объединения таблиц.

Так же можно устанавливать связи между таблицами, они бывают двух видов:

1. Соединение

Соединение (Join) таблиц осуществляется по полю, имеющемуся в обеих таблицах. Связь осуществляется по принципу одна-ко-многим (записям). Принцип связывания выбирается автоматически и зависит от того, сколько записей в таблице источнике (таблице которая связывается) соответствует записей в таблице назначения (таблице с которой связывают таблицу источник). Имя поля не обязательно должно быть одинаковым в обеих таблицах, но тип данных должен быть одинаковым. Вы можете соединить числа с числами, строки со строками, логические выражения с логическими и даты с датами. При этом данные из одной таблицы добавляются (присоединяются) к другой - то есть результатом операции является новая (модифицированная) таблица содержащая поля из двух объединенных таблиц.

2. Связывание

Также как и соединение, связывание (Link) устанавливает связь одна-ко-многим между таблицей назначения и таблицей источника. Одна запись в таблице назначения связывается с одной или несколькими записями в таблице источнике. При связывании таблиц добавления данных из одной таблицы к другой не происходит (в отличие от операции соединения). Между ними только устанавливается связь, поэтому выбирая запись в одной из таблиц Вы автоматически выбираете запись в связанной с ней таблице.

Пространственное соединение таблиц

Если в качестве общего поля используется поле Shape, соединение происходит по принципу пространственной связи между объектами в соединяемых темах. Эта операция называется пространственным соединением. Пространственное соединение подобно соединению по атрибутам, то есть в результате соединения атрибуты из одного слоя присоединяются к атрибутам другого связанным по записям; однако основано оно на пространственной связи между объектами в двух темах. Для каждого объекта, представленного в результирующей таблице, осуществляется поиск наличия пространственных связей с любым объектом, представленным в исходной таблице. Если такие связи существуют, то запись объекта из исходной таблицы присоединяется в результирующую таблицу. Соединяться могут слои разных типов, соединение может происходить по следующим принципам:              

              Когда пространственное соединение основано на связи типа "близость" (один из двух связываемых слоев должен содержать точки и ни один из слоев не должен быть полигональным), связываются объекты находящиеся на кратчайшем расстоянии друг от друга. Расстояние вычисляется в Виде в картографических единицах.

Когда пространственное соединение основано на связи типа "часть от" (оба слоя должны быть линейными), линейные объекты, представленные в результирующей таблице связываются с линейными объектами, представленными в исходной таблице, если линия в исходной таблице является частью линии другого слоя. Например, если первая тема содержит реку Ока, а вторая - все реки бассейна Волги, то все объекты в первой теме рассматриваются как "часть от" объектов второй темы, потому что река Ока - приток Волги, и объекты, представляющие Волгу, присутствуют и во второй теме.

Работа с таблицей в процессе создания макета карты

В макете карты таблица может использоваться как графический элемент. Она может быть добавлена в любое место карты, масштабирована, связана с исходным документом Word или Excel, связь позволяет открывать и редактировать таблицу не покидая режима верстки карты.

Вопрос 45. Что такое геокодирование?

Геокодирование используется для быстрого и частого поиска каких-либо объектов на карте. Главное отличие геокодирования от обыкновенных запросов заключается в предварительном построении геокода, который позволяет очень быстро находить нужные объекты на карте, а также в возможности нахождении мест на карте, не имеющих точного геометрического эквивалента среди объектов карты. Наиболее ярким примером геокодирования является адресный поиск, позволяющий по сети уличных сегментов (отрезки от перекрёстка до перекрёстка с именами улиц и диапазонами номеров домов по левой и правой сторонам улицы) находить примерное положение домов.

В системе IndorGIS стандартно реализовано 7 видов геокодирования, позволяющих выполнять поиск произвольных объектов по имени, а также адресный поиск домов с примерной интерполяцией их положения на основе интервалов номеров.

Прежде чем выполнять поиск на карте на основе геокодирования, необходимо настроить параметры используемого геокода. На карте может быть настроено одновременно несколько геокодов, при этом перед поиском необходимо будет выбрать нужный код.

Каждый геокод в своей основе имеет шейп-файл с соответствующими атрибутами геокодирования. Каждому слою шейп-файла может быть сопоставлено не более одного геокода.

В следующих разделах описаны диалоги настройки параметров геокодирования, а также диалог поиска по геокоду.

Настройка параметров геокодирования производится на странице Геокодирование диалога свойств слоя шейп-файла (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Свойства шейп-слоя (параметры геокодирования)

Здесь можно выбрать тип используемого геокода, а также атрибуты шейп-файла, используемые для его построения.

По умолчанию геокод для слоя не определён, поэтому в комбосписке Тип геокода можно задать один из следующих типов геокодирования:

Одно имя. Используется для поиска объектов, однозначно характеризуемых одним атрибутом шейп-файла, который в диалогах называется как имя улицы. После этого в пункте Улица с именем улицы необходимо задать нужный атрибут.

Улица и номер дома. Данный тип геокода используется для поиска объектов, однозначно характеризуемых двумя атрибутами, например, дома однозначно описываются именем улицы и номером дома. После этого в соответствующих пунктах необходимо указать Улица с именем улицы и Номер дома с номером дома.

Улица, дом, зона. Данный тип геокода аналогичен предыдущему, но позволяет дополнительно указать атрибут зоны, который может быть, например, номером почтового отделения, кодом квартала или района и т.д. Если в диалоге поиска зона не будет указана, то результат поиска будет идентичен предыдущему типу геокода.

Улица, дом в начале/конце. Этот тип геокода используется для кодирования адресов домов уличными сегментами, идущими от перекрёстка до перекрёстка, на которых известен диапазон номеров домов вдоль сегмента. Поэтому в соответствующих пунктах диалога необходимо указать атрибуты с номерами домов в начале и конце сегмента.

Улица, дом в начале/конце, зона. Данный тип геокода аналогичен предыдущему, но позволяет дополнительно указать атрибут зоны. Если в диалоге поиска зона не будет указана, то результат поиска будет идентичен предыдущему типу геокода.

Улица, дома по разные стороны. Этот тип геокода используется для кодирования адресов домов уличными сегментами, на которых известен диапазон номеров домов вдоль сегмента по левой и правой сторонам. Поэтому в соответствующих пунктах диалога необходимо указать атрибуты с номерами домов в начале и конце сегмента по левой и правой сторонам.

Улица, дома по разные стороны, зона. Данный тип геокода аналогичен предыдущему, но позволяет дополнительно указать атрибуты зоны по левой и правой сторонам.

При выборе из комбосписка нужного типа геокода система IndorGIS пытается предугадать имена атрибутов, которые будут использоваться для построения геокода. В базе данных системы IndorGIS имеется более 200 названий имён полей, когда-либо использованных для построения геокода, что позволяет в большинстве случаев автоматически настраивать имена атрибутов для геокодирования. Если же атрибут автоматически не выбран или выбран неправильно, то его можно изменить, выбрав нужный из соответствующего комбосписка.

Вопрос 55. Каково назначение легенды карты? Как легенда карты показывает связь между объектами и атрибутами?

Легенда карты - перечень (свод) используемых на карте условных знаков и объяснения к ним. Легенда должна содержать все использованные на карте условные знаки, которые должны быть расположены в таком порядке, чтобы из чтения легенды можно было составить представление о содержании карты, не глядя на нее. Изображения знаков в легенде и на карте должны быть одинаковыми. Текстовая часть легенды может быть очень подробной.

Карты, как изображения мира, который мы ими моделируем, показывают как форму объектов и их положение в пространстве, так и качественные и количественные их характеристики. Эти взаимосвязанные геометрические объекты и атрибуты необходимы для карт графического документа. Но независимо от того, какой объект реального мира представлен этой точкой, линией, площадью или поверхностью, они не могут выступать в качестве миниатюризации действительности из-за ограничений масштаба.

Вместо этого мы должны хранить их в памяти компьютера, а затем, при отображении, воспользоваться каким-либо набором символов для точного представления. Символы, в свою очередь, должны иметь ключ к их пониманию, называемый легендой карты (map legend).

Легенда фактически соединяет геометрические объекты с их атрибутами, после чего каждый из них может быть воспринят в качестве представления реального объекта с его количественными характеристиками. Таким образом читатель карты может представить, что в действительности наблюдалось при сборе исходных данных различными методами, о которых мы уже говорили.

Характеристики объектов могут выражаться с использованием различных шкал измерения. Для каждого типа пространственных данных и каждой шкалы измерения данных связывается определенный набор символов. Мы рассмотрим разные виды пространственных данных, возможность их изображения на карте, виды символов, которые могут их представлять, и также, будет рассмотрено как картографическое представление ограничивает возможности их использования для ввода в геоинформационную систему.

Вопрос 65. ГИС в градостроительном проектировании и управлениями территориями.

В разработке градостроительной документации принимают участие и инженеры, и географы, и геологи, и экономисты — специалисты различных специальностей. Традиционная градостроительная документация, которая создавалась до появления компьютеров, имела существенные недостатки. Эти отрицательные моменты так затрудняли эффективное использование градостроительной проектной документации, что она фактически не использовалась службами района, области, города в их работе. Конечно же, это приводило к многочисленным градостроительным ошибкам, результаты которых пожинаются практически во всех городах страны.

Ситуацию в градостроительном проектировании качественно изменило появление геоинформационных систем, компьютерных технологий. ГИС-технологии так же используются в создании Генерального плана города, в составлении схем районных планировок.

Исходные данные множества организаций, в том числе графические документы, обычно представляются на разных картографических основах, часто в виде схем. Именно ГИС-технологии позволяют приводить их к единой картографической основе. Важно и то, что создаются в цифровом виде разделы и картографические материалы по отдельным направлениям, представляющим, по существу, тематические картографические и семантические базы геоинформационной системы. К тому же, в результате анализа информации создается синтетическая схема «Комплексный градостроительный анализ территории», где может быть успешно применен весь арсенал ГИС-технологий. Базируясь на проведенном анализе, разрабатывается Проектный план, проектные предложения по градостроительному развитию территории, и отраслевые инженерные проектные схемы, которые детализируют и подкрепляют проектные предложения Генерального плана, где также использование ГИС-технологий представляется достаточно эффективным.

Результатом такой работы становится создание градостроительной геоинформационной системы, которую можно рассматривать как ядро территориальной ГИС.

Методика использования космических изображений в градостроительном и территориальном проектировании обеспечила прогресс в развитии современных методов градостроительного проектирования, в том числе с применением ГИС-технологий. Самое важное в использовании материалов космических съемок — это получение объективной и актуальной информации о современном состоянии и использовании территории города.

Ведь традиционные картографические документы устаревают достаточно быстро, обновляются редко. Следовательно, целостной актуальной картины современного состояния и использования территории города обычно нет.

Возможность оперативного получения объективной информации о современном состоянии изучаемой территории в виде разнообразных тематических карт, в виде цифровых картографических слоев ГИС, получаемых путем ландшафтно-индикационного дешифрирования одного и того же снимка, — очень важное преимущество космических изображений.

Ещё одна функция космических изображений заключается в том, что космический снимок представляет собой, если можно так выразиться, фотопортрет территории. А это дает эффект, который нельзя сравнить с изучением картографических материалов. Дело в том, что при составлении карт многие детали, не существенные на взгляд картографа, пропадают. Общая картина территории обедняется.

Важно и то, что в настоящее время применяются цифровые космические изображения. Они позволяют совмещать на экране компьютера картографические слои и космическое изображение, что способствует обновлению картографических материалов. Появляется возможность изучения города в целом, отдельными частями, конкретными участками, т. к. разрешение ряда космических изображений составляет от 1 до 10 м на местности.

Методика совмещения разновременных космических изображений позволяет в автоматическом режиме определить все участки, на которых произошли какие-либо изменения за период между космическими съемками.

Список литературы.

1.                                  Фокин В.С. , Фортыгина Е.А., Филиппов Д.Н. Введение в ГИС: Уч. Пос.-М.: РГОТУПС,2007.

2.                                  Берлянт А.М. Геоинформационное картографирование.-М.: МГУ, 2006.

3.                                  соловьев Ю.А . системы спутниковой навигации- М.: эко-Тренд, 2005.