Понятие системы автоматизированного землеустроительного проектирования, ее цель, и объект автоматизации
СОДЕРЖАНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………
ВВЕДЕНИЕ
Землеустроительное
Переход к многообразным формам
землевладения, землепользования и
хозяйствования, повсеместное перераспределение
земель, реорганизация
Добиться роста
Современная компьютерная техника способствует не только более качественному решению технико-экономических задач, но позволяет свободно использовать экономико-математические методы и модели в процессе прогнозирования, планирования и проектирования мероприятий по организации эффективного использования и комплексной охраны земельных ресурсов.
Применение средств
ЧАСТЬ 1
1.1 Понятие системы автоматизированного землеустроительного проектирования, ее цель, и объект автоматизации
Система автоматизированного
землеустроительного
Система автоматизированного землеустроительного проектирования предназначена для сокращения сроков, уменьшения трудоемкости, повышения производительности и улучшения качества проектно-изыскательских работ в землеустройстве за счет автоматизации производственных процессов, использования методов многовариантного проектирования на основе моделирования, решения оптимизационных задач, типизации и унификации проектных решений и средств проектирования.
В проектных землеустроительных организациях система автоматизированного землеустроительного проектирования может реализовываться на базе персональных ЭВМ или их локальных сетей и набора необходимых периферийных устройств (дигитайзеров, плоттеров, сканеров и др.).
Основная цель системы автоматизированного землеустроительного проектирования заключается в решении вопросов организации рационального использования и охраны земель на качественно более высоком уровне, с применением таких технологий получения, обработки и оптимизации информации, которые позволяют повысить оперативность, улучшить качество и снизить трудоемкость принимаемых решений за счет автоматизации процессов проектирования.
Объектом автоматизации являются процессы землеустроительного проектирования, сбора, обработки и накопления данных, обоснования проектных решений, формирования проектной документации.
САЗПР предназначена
для обеспечения научной
На этапе разработки и практического создания САЗПР важно не допускать чрезмерной расплывчатости системы, ухода ее в смежные сферы, не имеющие прямых связей с рациональным использованием земель, то есть подмены объекта проектирования. В то же время представляет опасность неоправданное сужение ее функций, что может привести к неполному учету природных и экономических условий и факторов производства, а в конечном итоге – к ошибочным решениям. Поэтому важно правильно установить систему взаимоотношений и показателей, характеризующих взаимосвязи в звене земля – производство – расселение – экология, а также учесть все связи САЗПР со смежными или функционально связанными автоматизированными системами более высокого порядка.
Как известно, проекты землеустройства представляют собой совокупность текстовых и графических документов, регламентирующих постоянно изменяющийся процесс территориальной организации производства, рационального использования и охраны земель. Поэтому землеустроительное проектирование является не одноразовым или периодическим действием, а непрерывным процессом разработки, совершенствования и осуществления проектов. Следовательно, САЗПР должна разрабатываться как постоянно действующая и развивающаяся автоматизированная система, неразрывно связанная с общей системой государственного регулирования процесса организации землевладения и землепользования.[1]
2.1 Концептуальные положения создания системы автоматизированного землеустроительного проектирования
- Концепция комплексности решения. Рассматривая проблему создания системы автоматизированного землеустроительного проектирования с системных позиций, мы исходим из того, что все задачи землеустройства взаимосвязаны, поэтому они должны быть объединены в технологический процесс с жестко формализованными связями и отношениями.
- Принцип системности заключается в комплексном анализе объектов проектирования, на основе которого должна быть проведена полная структуризация процесса проектирования с единых позиций, что позволяет организовать сквозной цикл проектирования, находить рациональное распределение функций между подразделениями, а также решать вопросы, регламентирующие режим подготовки, оформления, прохождения и выпуска технической документации в условиях землеустроительного производства. В основе данной концепции лежит исследование системы автоматизированного проектирования, направленное на поиск механизмов целостности всей системы, выделение составных элементов и выявление связей между ними.
- Принцип совершенствования и непрерывного развития предполагает модернизацию сложившихся методов и приемов землеустроительного проектирования в соответствии с новыми возможностями и подходами. При разработке САЗПР должна обеспечиваться совместимость ручного и автоматизированного режимов проектирования.
- Принцип единства информационной базы требует накопления информации, единообразно характеризующей объекты проектирования. Во всех САЗПР должны использовать термины, символы, условные обозначения и способы представления информации в соответствии с нормативными документами.
- Концепция инвариантности заключается в том, что каждый элемент системы должен иметь возможность функционировать как в рамках системы, так и вне ее, обеспечивая эффективные решения в различных условиях его использования. Такой подход позволяет существенно повысить гибкость системы и расширить сферу ее применения.
- Принцип согласованности пропускных способностей предполагает использование всех ресурсов системы с учетом объемно-временных характеристик программных и технических средств и производительности труда персонала, а также согласованность в работе технических средств САЗПР и других систем.
- Принцип оперативности взаимодействия требует учета человеко-машинного характера системы, возможности коллективного доступа к ней, создания контролируемой системы, ее защиты от несанкционированного доступа.
- Концепция разбиения и локальной оптимизации. Система автоматизированного проектирования структурно может быть представлена как совокупность подсистем, обеспечивающих автоматизацию процессов:
- подготовки, ввода и хранения исходной информации;
- обмена информацией между задачами;
- моделирования;
- решения проектной задачи и сопряженных с ней задач;
- определения стоимостных и нормативных характеристик;
- интерпретации полученных результатов;
- графического отображения входных и выходных данных;
- оценки полученного варианта проекта и др.
Каждая подсистема САЗПР предназначена для решения достаточно сложных задач. Применение концепции разбиения позволяет свести их к решению более простых задач с учетом взаимосвязей между ними. Принцип локальной оптимизации дает возможность улучшать параметры решения в рамках каждой простой задачи и в итоге всей задачи в целом.
- Концепция абстрагирования. При создании САЗПР большую роль играет диапазон конкретных требований и внешних условий, в пределах которого она может работать, то есть ее универсальность и независимость от особенностей и ограничений исходной информации, конфигурации технических средств, жестко определенных входных и выходных форм. Одно из средств достижения этой цели – применение принципа абстрагирования; суть его в том, что для каждой решаемой задачи разрабатываются формальные математические модели, отражающие все значимые связи, отношения и основные ограничения, и специальный математический аппарат, также основанный на фиксированной логике и позволяющий пользователю абстрагироваться от конкретных требований.
Одним из средств абстрагирования является генерализация исследуемых объектов и явлений – отбрасывание несущественных факторов, обобщение количественных и качественных характеристик объектов, их интеграция и получение значимых оценок по основным направлениям ведения сельскохозяйственного производства.
- Концепция модульности. Любой элемент САЗПР можно представить в виде совокупности блоков, имеющих законченный характер и обеспечивающих выполнение отдельно взятой функции системы. Все блоки являются независимыми с точки зрения их программной реализации, но объединенными между собой последовательностью функционирования и способами обмена информацией. Каждый из них может быть представлен совокупностью модулей, связанных управляющей программой и ориентированных на решение как часто встречающихся примитивов, так и логически законченных подзадач.
- Концепция повторяемости. Сущность ее заключается в возможности многократного использования одних и тех же данных при работе различных элементов системы в разное время и в использовании накопленного опыта проектирования, нормирования и оценки.
- Концепция развивающихся стандартов. При проектировании используют различные ограничения и допуски, регламентируемые многочисленными нормативными актами и документами; некоторые из них меняются в заданном диапазоне в зависимости от различных внешних условий. При создании системы автоматизированного проектирования нормативную базу следует рассматривать не как нечто постоянное и неизменное, а как динамически меняющуюся в зависимости от реальных условий.
- Концепция оценочности вариантов. Элемент Еn предназначен для управления, решения и анализа результатов решения задачи землеустройства. Каждый элемент системы является замкнутым и состоит из трех подсистем, обеспечивающих на уровне подзадач оптимизацию решаемой задачи в соответствии с концепцией разбиения и локальной оптимизации.
- Концепция интерактивности. Ее сущность заключается в рациональном распределении функций между персоналом и системой автоматизированного проектирования, в организации наиболее эффективного диалога между ними. Получение варранта проекта, соответствующего заданным условиям, является творческим процессом, эту задачу невозможно полностью переложить на ЭВМ. Поэтому возникает необходимость в организации оптимального взаимодействия человека и машины. Разрабатываемая автоматизированная система должна быть приспособлена к проектировщику, выполняющему функции ее пользователя, и обеспечивать ему гибкую и оперативную связь с ЭВМ, позволяя своевременно влиять наход решения задачи.
- Концепция эвристичности. Любая интерактивная система тем лучше, чем проще в ней диалог между пользователем и ЭВМ. Концепция эвристичности реализуется при возникновении ситуации, когда необходимо принять решение, которое ранее не было формализовано и введено в программные блоки системы. Она сводится к тому, что программа расчетного элемента системы передает управление рассматриваемому элементу, который пытается смоделировать необходимое решение. За проектировщиком остается право согласиться на предложенное решение, откорректировать его, забраковать или изменить ход решения задачи, выбрав альтернативную цепочку управления.
Использование так называемого искусственного интеллекта в автоматизированных системах, предназначенных для целей землеустройства, основывается на базе знаний и комплексах различных программ.
База знаний создается
с учетом опыта землеустроителя-
Комплекс эвристических
Комплекс программ экспертной системы позволяет выбирать из нескольких возможных эвристических решений одно.
Комплекс интерфейсных программ обеспечивает обработку информации из базы знаний, использование ее в эвристических и экспертных программах.
- Концепция психофизиологических особенностей пользователя. Работа землеустроителя-проектировщика с автоматизированной системой землеустроительного проектирования заключается в ряде приближений, при которых непрерывно проверяется соответствие полученных результатов поставленным требованиям. Процесс проектирования при этом представляет собой структуру с обратной связью.
Цель концепции – описание деятельности пользователя в системе человек-машина, выявление ограничений, накладываемых комплектом электронно-вычислительных средств и системным программным обеспечением на деятельность человека, а также установление требований к выбору параметров аппаратуры.
При проектировании САЗПР необходимо учитывать антропометрические характеристики пользователя, определяющие рабочее пространство зоны досягаемости, показатели восприятия обработки информации человеком, показатели моторных действий, уровень обученности, физиологические и психологические потребности, индивидуальные качества.
- Концепция открытости заключается в том, что любой элемент в процессе функционирования системы можно добавлять, изменять или снимать, и эти операции не должны отражаться на состоянии системы в целом или требовать ее перепроектирования.
- Концепция надежности. Одним из основных показателей работы автоматизированной системы является надежность; ее параметры закладываются в процессе концептуальной обработки и физической реализации системы. Для этого необходимо решить вопросы, связанные с нормированием надежности каждого элемента; обеспечением требуемого уровня надежности, контрольной апробацией (тестированием) системы в различных режимах ее функционирования.
Определить действительные возможности и надежность разрабатываемой автоматизированной системы можно только в ходе экспериментальной апробации и опытно-производственной эксплуатации, после чего необходимо устранить все выявленные недостатки.
- Концепция клиент-сервер. Архитектура клиент-сервер позволяет оптимально распределять вычислительные ресурсы сети, чтобы все группы пользователей могли использовать их совместно.
Предложенная общая концепция создания САЗПР, включающая различные частные концепции, позволяет рассматривать ее как единую кибернетическую систему, состоящую из организованного множества взаимодействующих и взаимосвязанных элементов, объединенных в единую логико-математическую систему, предназначенную для решения землеустроительных задач.[1]
3.1 Общая технологическая схема выполнения работ при землеустроительном проектировании
Рисунок 1.Общая технологическая схема выполнения работ при землеустроительном проектировании
Компьютерные технологии – это сочетание программных средств, реализующих функции хранения, обработки и визуализации данных в определенной организационной структуре с использованием выбранного комплекса технических средств.
Современные методические,
программные и технические
Автоматизированная система, обеспечивающая решение отдельных задач землеустроительного проектирования с системных позиций, является частью единой интегрированной системы землеустроительного проектирования.
САЗПР в процессе функционирования должна обеспечивать:
- Обработку первичной информации о земельных ресурсах (их качестве, количестве и распределении по землепользователям), результатах использования земель и осуществлении в натуре землеустроительных мероприятий;
- Накапливание информации и ее генерализацию в соответствующих базах данных на каждом иерархическом уровне системы;
- Аккумулирование и поддержание на различных уровнях системы экономических и технологических нормативов, связанных с организацией использования земельных ресурсов;
- Генерирование ответов на стандартные и нестандартные справочные запросы конечных пользователей САЗПР.
Качество программного обеспечения – это совокупность его свойств, обеспечивающих удовлетворение требований пользователей: правильность, надежность, модифицируемость, экономичность, мобильность (возможность переноса его из одной среды функционирования в другую с минимальными затратами).
Программно-техническим комплексом (ПТК) называется взаимосвязанная совокупность программно-методических комплексов и средств технического обеспечения.
При проектировании и
создании элементов системы
Учитывая многообразие
возможных программных реализац
Плановый материал при землеустройстве может быть представлен штриховыми контурными планами, тематическими картами и схемами, а также аэро- и космическими фотоснимками. В зависимости от вида используемого планового материала и программных средств применяют различные технологии обработки и представления планового материала в цифровом формате.
Ввод графических данных может осуществляться с помощью сканеров и дигитайзеров, прочей информации – в режиме диалогового и пакетного вводов. Возможно также считывание информации любого типа с магнитных носителей электронных тахеометров, кассет стримера, дискет и т.д.
Исходную информацию, а также данные, полученные в результате ее обработки, удобнее хранить рассортированными по тематическим слоям в базах данных. При этом графические базы данных должны быть связаны с текстовыми таким образом, чтобы по любому изображению можно было легко найти соответствующую текстовую информацию, и наоборот.
Для работы в любой
автоматизированной системе пользователь
создает проект, который позволит
корректно хранить и
Изображение на исходном графическом материале практически всегда имеет какие-либо погрешности. В одних случаях их удается исключить полностью, а в других – частично. Для этой цели применяются специальные процедуры коррекции.
Для обработки фотоснимков необходимо, чтобы САЗПР осуществляла цифровое ортофототрансформирование. Метод коррекции выбирает пользователь. Довольно распространена ситуация, когда исходное изображение сканируется по частям. В этом случае возникает необходимость в объединении фрагментов в единое изображение с геометрической коррекцией, контролем и редактированием по линии сшивки. Более общей является проблема объединения нескольких карт со сводкой и редактированием изображения по рамкам.
Исходная графическая информация может иметь различную геодезическую и математическую основу. Для совместной обработки и дальнейшего использования таких данных необходимы функции преобразования – из одной картографической проекции в другую, из прямоугольных координат проекции в геодезические, из одной системы геодезических координат в другую, с эллипсоида на эллипсоид, из местной системы координат в государственную и наоборот.
Вся графическая информация должна распределятся по тематическим слоям ( например, топография и угодья; кадастровые границы; границы земель с ограничениями в их использовании; деградированные земли и т.д.)
Число, тематика и названия слоев должны определятся пользователем на этапе проектирования.
Слой – это совокупность однотипных (одной местности) пространственных объектов, относящихся к одной теме (классу объектов) в пределах некоторой территории и в системе координат, общей для набора слоев.
Необходимо, чтобы одному и тому же слою могли принадлежать точка, линия, полигон, внемасштабный условный знак и текст, а каждому из слоев при необходимости могли быть приписаны свои классификаторы типов точек, линий, полигонов, заливок, штриховок и условных знаков.
Точка – это объект, характеризуемый координатами и ассоциированными с ними атрибутами.
Узел – это начальная или конечная точка дуги в векторном представлении пространственных объектов типа линии или полигона, имеющая атрибуты и устанавливающая топологическую связь со всеми замыкающимися в ней дугами.
Линия – пространственный объект в векторном представлении, образованный последовательностью не менее двух точек с известными плановыми координатами.
Полигон – двухмерный объект в векторном представлении, образованный замкнутой последовательностью дуг или сегментов, идентифицируемый внутренней точкой и ассоциированными с ней значениями атрибутов.
Всегда целесообразно выделять базовый и вспомогательные слои. С базовым слоем в отличии от вспомогательных можно активно работать. Последние могут быть выведены на экран, но при этом недоступны для работы (например, для редактирования). Возможность работы со всеми слоями обеспечивает механизм отключения и включения временных слоев, а также переназначения базового слоя во временный и наоборот.
ЧАСТЬ 2
Процесс создания электронной карты в программе ГИС «ИнГео»
Сканирование - получение фотографического изображения планшетов карты (с помощью специальных фотографирующих устройств - сканеров) и ввод его в компьютер. Можно сканировать не планшеты, а аэроснимки и снимки, полученные с космических аппаратов.
Отсканированные изображения планшетов называются растровой картой. С ней можно делать всё то же, что и с бумажной картой, но только на экране компьютера.
Растровое изображение - это изображение, состоящее из точек разной градации серого - от белого до черного цвета либо из точек разного цвета (цветные растры). Если Вы посмотрите на рисунок из газеты через увеличительное стекло, то увидите его состоящим из точек (пикселов). Отсканированное изображение на экране компьютера выглядит так же.
Векторизация - обрисовка объектов поверх растровых изображений планшетов и, тем самым, указание геоинформационной системе, что понимать под выделенным объектом - здание, земельный участок, колодец, кабель или что-нибудь другое. При векторизации изменяется способ представления карты в компьютере - она заменяется на так называемую векторную или, - как иногда говорят, - цифровую.
Наполнение семантических (смысловых) табличных баз данных. С каждым отвекторизованным изображением объекта можно связать таблицу характеристик этого объекта, которую (таблицу) всегда можно вызвать на экран, выбрав мышью объект на карте.
2.1 Открытие растра
Для этого открываем папку Мой компьютер, выполняем команду: Локальный диск D, в нем создаем папку «Гладких», в которой после этого создаем еще три папки: «Семантика», «Растр» и «База данных». В растр копируем карту землепользования.
Открываем папку ГИС «ИнГео» на рабочем столе, запускаем Индикатор сервера данных, в правом нижнем углу появляется значок желтого цвета . Настраиваем Сервер данных: щелкаем по ярлыку «Настройка сервера данных», выбираем локальное присоединение к серверу данных. В появившемся окне нажимаем на пиктограмму «Обновить списки баз данных и присоединенных пользователей» затем на «Создать/открыть базу данных» . Появляется окно «Добавление базы данных» выбираем Полный доступ → Далее → Прямой доступ → Далее. Указываем тип доступа к содержимому базы данных : «Драйвер PARADOX». Нажимаем на «Обзор», выбираем папку, в которой расположена база: Локальный диск D → папка «Гладких» → База данных → OK. Нажимаем на «Далее» и в появившемся окне вводим название для новой базы данных и нажимаем кнопку «Далее». База данных успешно добавилась в список баз данных сервера. Для возврата в программу администрирования сервера данных ИнГЕО нажимаем кнопку «Закрыть».
При запуске системы появится главное окно программы. В окне Вид предоставляется подсказка для следующих действий: «Для открытия базы данных выполните команду «Открыть базу данных…» из меню «Файл».
С помощью команды «Список >>» добавила источник данных.
На закладке «База данных» в выпадающем списке «Выбор базы данных» выбрала базу данных.
На закладке «Семантика» указала папку, в которой расположены семантические данные, для драйвера Paradox ,в которой находится файлы растровой подложки.
2.2 Создание новой территории
Территория в ГИС ИнГео - это прямоугольная область определённых размеров, для которой создаётся электронная карта. Она имеет раз и навсегда заданные размеры.
В меню Файл выберить команду Проводник базы данных. Появится окно Проводник базы данных.
В меню Файл выберить команду Проводник базы данных. Появится окно Проводник базы данных.
С помощью кнопки Создать элемент, открыть список команд и выбрать строку Создать территорию. Автоматически в подокне Объекты появится запись Новая территория.
Рисунок 2.Создание новой территории
В подокне Параметры сделать необходимые настройки параметров этой территории. Ввести название территории .
В поле Границы вводятся габариты (размер) территории, которые нужно задавать в метрах.
Для того, чтобы зафиксировать действия, выделить пиктограмму (применить изменения свойств объекта), которая находится на панели инструментов этого окна.[2]
2.3 Создание нового проекта
В меню Файл выбрать команду Проводник базы данных. Появится окно Проводник базы данных.
С помощью кнопки (создать элемент), открыть список команд и выбрать Создать проект. Автоматически в подокне Объекты появится запись Новый проект со значком ( - проект).
Рисунок 3. Создание нового проекта
В подокне Параметры необходимо ввести название проекта.
Для того, чтобы зафиксировать действия, выделить пиктограмму (применить изменения свойств объекта).[2]
Карта
Растровая карта состоит из множества сшитых растровых фрагментов и аналогична фотографическому снимку обычной бумажной карты. Эти фрагменты будем для краткости называть планшетами, хотя это лишь их изображения. Каждый планшет (изображение) нужно будет «уложить» в ячейку эталонной координатной сетки, которую мы называем дискретом. Один из дискретов эталонной сетки принимается нулевым, - относительно него ведётся нумерация всех остальных дискретов и вложенных в них планшетов. С каждым планшетом связывается внешний растровый файл формата bmp. При отображении планшета связанный с ним растровый файл полностью вписывается в границы дискрета. Обычно растровые карты используют как подложку для формирования векторных карт.[5]
