Под гискартографированием понимается автоматизированное составление и использование карт на основе геоинформационных технологий и баз географических знаний.

Цифровая карта- цифровое выражение векторного или растрового представления общегеографической или тематической карты, записанное в определенном формате, обеспечивающем ее хранение, редактирование и воспроизведение.

Цифровая карта- цифровая модель географического изображения карты, плана, снимка, это данные для построения географического изображения, т.е. его цифровое аналоговое представление на каком либо носителе.

Электронная карта – это визуализированная цифровая модель, т.е. программно-управляемое географическое изображение, визуализированное с помощью программных и технических средств.

Т.к. в реальных ГИС мы имеем дело с объектами , занимающими пространственное положение и имеющими сложные взаимосвязи между собой., полная цифровая модель объекта цифровой карты включает:

геометрическую информацию;

атрибуты-признаки, связанные с объектом и его характеризующие;

топологические характеристики которые объясняют связи между объектами.

Особенности цифровой карты:

ц. карты хранятся в реальных географических координатах и лишены конкретного масштаба.

хранение ц. карт в реальных географических координатах позволяет визуализировать карты в любых картографических проекциях, осуществляя пересчет реальных географических координат из одной проекции в др.

ц. карты более требовательны к топологической корректности.

Общая технологическая схема гискартографирования:

Проектирование карты (оценить время, трудоемкость создания карты, силы и средства необходимые для достижения конечного результата, оценить источники для создания ц. карты, определить параметры картографической проекции, какой подробности источник нужен для цифрования).

Создание слоев и таблиц. Слой – совокупность однотипных пространственных объектов пространственных объектов относящихся к одной теме в пределах одной некоторой территории.

Создаем тематические слои однородных объектов, в которых будет храниться информация.

Подготовка легенды карты (разработка условных знаков, определение последовательности цфрования слоев, редактирование оцифрованной карты, оформление карты).

№7. Программные средства автоматизирующих технологий земельного и городского кадастра.

Виды программного обеспечения.

1.Программное обеспечение ввода данных – драйверы устройств цифрования или сканирования. Включают: видеоэлектронный редактор (графический или картографические редакторы и конвертеры для экспорта и импорта цифровых данных в представленных форматах).

Эффективное использование цифровых данных предполагает наличие программных средств, обеспечивающих функции их хранения, описания, обновления и т.д. В зависимости от типов и форматов их представления, от уровня программных средств ГИС и некоторых характеристик среды и условий их использования могут быть предложены различные варианты организации хранения и доступа к пространственным данным, причем способы организации различаются для позиционной (графической) и семантической их части.

2. Системы управления базами данных (СУБД).

База данных – совокупность цифровых данных представленных в виде пригодном для обработки автоматическими средствами.

Создание баз данных и обращение к ним по запросам осуществляется с помощью СУБД. В достаточно простых программных средствах ГИС, отсутствуют специфические средства организации хранения, доступа к данным и манипулирования или эти функции реализуется средствами операционной системы в рамках ее файловой организации.

Большинство же существующих программных средств ГИС используют для этих целей достаточно эффективные подходы, основанные на организации данных в виде БД, управляемых программными средствами, получившими название систем управления базами данных (СУБД). Под базой данных принято понимать "совокупность данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными, независимую от прикладных программ", а под СУБД - " комплекс программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования баз данных".

Современные коммерческие СУБД, в том числе те, что использованы в программном обеспечения ГИС, различаются по типам поддерживаемых моделей данных, среди которых выделяются иерархические, сетевые и реляционные и соответствующие им программные средства СУБД.

3. Программные средства преобразования, обработки и анализа данных.

Блок анализа данных, являясь одним из трех крупных модулей ГИС (ввода, обработки и вывода), составляет ядро геоинформационных технологий. Содержание аналитического блока современных программных средств сформировалось в процессе реализации конкретных ГИС он представляет собой устоявшийся набор операций или групп операций, наличие, отсутствие или эффективность (неэффективность) которых в составе данного продукта может служить надежным индикатором его качества.

Существуют различные классификации позволяющие сгруппировать элементарные операции аналитического характера или их последовательности в группы. можно выделить следующие их группы:

1.Операции переструктуризации данных (преобразование данных из векторного в растровый вид).

2.Трансформация проекций (при использовании карт составленных в разных проекциях) и изменение систем координат (операции пересчета координат пространственных объектов, укладки объекта в систему опорных точек ).

3.Операции вычислительной геометрии (расчет площадей длин линий).

4.Оверлейные операции (наложение разноименных и разнотипных слоев данных).

5.Общие аналитические (цмр), графо-аналитические и моделирующие

Интерфейс- совокупность средств и правил, обеспечивающих взаимодействие вычислительных систем входящих в состав программ и пользователя.

Опрерационная система- совокупность программных средств обеспечивающих управление аппаратными ресурсами и взаимодействие программных процессов с аппаратурой, др. процессорами и пользователями.

4. Программные средства вывода и визуализация данных.

Программные средства ГИС включают достаточно широкий набор средств генерации выходных данных. Вывод осуществляется при помощи специальных программ, в том числе драйверов.

Документы, генерируемые на выходе: табличные; графические; картографические.

К техническим средствам, используемых для генерации документов, принадлежат средства машинной графики, конвертеры данных, позволяющие преобразовывать данные из одних форматов в другие без потерь их геометрических и семантических атрибутов, графопостроители, графические дисплеи с высоким разрешением.

№8.Типы и форматы данных, используемых в автоматизированных технологиях земельного и городского кадастра; их классификация.

Данные – зарегистрированные факты описания явлений реального мира, представленные в каком-либо формальном виде (в количественном и качественном выражении).

Информация м.б. представлена пространственными данными и методанными. (данные о данных)

Пространственные данные (координаты и пространственная сущность объектов) м.б. представлены в виде точек, дуг, полигонов.

Методанные – сведенья о местонахождении данных, качественном составе, содержании, происхождении.

Атрибутивные данные - атрибуты-признаки, связанные с объектом и его характеризующие.

Среди источников данных, широко используемых в геоинформатике, наиболее часто привлекаются картографические, статистические и аэрокосмические материалы. Помимо указанных материалов гораздо реже используются данные специально проводимых полевых исследований и съемок, а также текстовые источники. Важный признак используемых данных - в какой цифровой или нецифровой (аналоговой) форме получается, хранится и используется тот или иной тип данных, от чего зависят легкость, стоимость и точность ввода этих данных в цифровую среду ГИС.

Форматы – способность представления данных вне и в памяти компьютера

1.Форматы образующие цифровое изображение для записи данных переданных дистанционным зондированием (отдельно растровое (TIFF, JPEG, bil) и векторное (РХТ, IGES)).

2.Для представления пространственных данных: векторное (F1M, SXF, DFAD); растровое (DEM, DOQ)

3. Форматы отдельных программных продуктов (MIF/MID, DXP, autocad)

4. Форматы не ориентированные на какой либо программный продукт (SDTS)

№9.Направления деятельности специалистов городского кадастра в области ГИС.

Развитие геоинформатики как профессиональной производственной деятельности привело к диверсификации единой прежде специальности “геоинформатика” с выделением отдельных профессий и специализаций:

• ГИС-менеджеров (общее и системное управление ГИС, ее информационным обеспечением);

• разработчиков (системных аналитиков, обеспечивающих трансляцию информационных потребностей заказчика в термины информационной модели, программистов и проектировщиков как посредников между аналитиками и программистами);

• пользователей (“широкого профиля” и с узкой предметной специализацией).

Связь ГИС с другими научными дисциплинами и технологиями

Области применения ГИС сегодня находятся почти во всех сферах человеческой деятельности. Но нас, как специалистов городского кадастра, больше всего интересуют следующие крупные области применения:

1.Управление земельными ресурсами, земельные кадастры.

2.Инвентаризация и учет объектов распределенной производственной инфраструктуры и управление ими.

3.Проектирование, инженерные изыскания и планирование в градостроительстве.

4.Тематическое картографирование.

5.Дистанционное зондирование и космический мониторинг.

6.Использование и управление природными ресурсами (водными, лесными и т.д.)

7.Представление и анализ рельефа местности

8.Мониторинг состояния окружающей среды.

9.Геология.

10.Геодезия.

11.Маркетинг, анализ рынка.

12.Комплексное управление и планирование развития территории города.

13.Сельское хозяйство.

В настоящее время ГИС — это целая индустрия, в которую вовлечены миллионы людей во всем мире. Эту технологию при­меняют практически во всех сферах человеческой деятельно­сти — будь-то анализ таких глобальных проблем, как перенасе­ление, загрязнение территории, голод и перепроизводство сель­скохозяйственной продукции, сокращение лесных угодий, при­родные катастрофы; или решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута движения между пунктами, подбор опти­мального расположения нового населенного пункта, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода или линии электропере­дачи на местности, различные муниципальные задачи по регистрации земельной собственности или отводу земельного участка.

№10.ГИС в градостроительном проектировании и управлении территориями.

Процесс градостроительного проектирования и управления территориями крайне сложен и неоднозначен. Для того чтобы принимать правильные решения, необходимо учитывать значительное количество факторов из разных отраслей знаний. Не случайно в разработке градостроительной документации принимают участие различные специалисты: архитекторы, транспортники, инженеры по инженерным системам, географы, геологи, экономисты и т.д.

Традиционная градостроительная документация, создававшаяся в «докомпьютерную эру», имела ряд существенных недостатков, главные из которых: 1).Недостаточная информационная обеспеченность проектов; 2).Большой формат чертежей, выполненных, как правило, в одном экземпляре; 3).Ограниченная возможность использования закрытой картографической информации в качестве подосновы;

Эти негативные моменты настолько затрудняли эффективное использование градостроительной проектной документации, что она фактически не использовалась службами города (района, области) в повседневной работе. Это, в свою очередь, приводило к многочисленным градостроительным ошибкам, результаты которых мы пожинаем практически во всех городах страны. Появление компьютерных технологий и, в частности, геоинформационных систем, качественно изменило ситуацию в градостроительном проектировании.

Во-первых, поскольку исходные данные множества организаций, в том числе графические документы, обычно представляются на разных картографических основах и часто в виде схем, то именно ГИС-технологии позволяют приводить их к “единому знаменателю”, т.е. к единой картографической основе. Во-вторых, создаются в цифровом виде разделы и картографические материалы по отдельным направлениям, представляющим, по существу, тематические картографические и семантические базы геоинформационной системы. В-третьих, проводится сопряженный анализ указанной выше информации и создается синтетическая схема «Комплексный градостроительный анализ территории», где весь мощный арсенал ГИС-технологий может быть успешно применен. В-четвертых, базируясь на проведенном анализе, разрабатываются проектные предложения по градостроительному развитию территории (Проектный план) и отраслевые инженерные проектные схемы, детализирующие и подкрепляющие проектные предложения Генерального плана, где также использование ГИС-технологий представляется весьма эффективным

Результатом такой работы становится создание полноценной градостроительной геоинформационной системы, которая вполне может рассматриваться как ядро территориальной (областной, районной, муниципальной) ГИС, поскольку градостроительная документация содержит в себе именно комплексное осмысление территории.

№11. Организация и структура топографических данных в ГИС-кадастра.

Данные – зарегистрированные факты описания явлений реального мира, представленные в каком-либо формальном виде (в количественном и качественном выражении).

Пространственные данные (координаты и пространственная сущность объектов) м.б. представлены в виде точек, в виде дуг и в виде полигонов.

Атрибутивные данные - атрибуты-признаки, связанные с объектом и его характеризующие. Базовыми принципами организации пространственных (топографических) данных в ГИС являются:

1,принцип послойной организации информации;

2,объектно-ориентационный.

Послойный принцип заключается в том, что данные об объектах одного тематического содержания собираются и хранятся в одном фале или одной директории, т.е. в одном тематическом слое.

Объектно-ориентационный принцип заключается в том, что хранение данных об объектах одной тематической группы осуществляется в соответствии с их положением в принятой классификации.

Организацию данных в ГИС можно рассматривать с точки зрения связи пространственных данных с атрибутивными.

Существует два основных случая:

1,Пространственные и атрибутивные данные целиком отделены друг от друга, тогда пользователь имеет дело с двумя системами: СУБД и графической.

2,Пространственные и атрибутивные данные целиком совмещены. (реляционная, иерархическая сетевая модели)

Идентификатор- уникальный номер, присваиваемый пространственному объекту слоя автоматически или назначается пользователем.

Классификатор – система сведений об объектах какой-либо предназначенной области, выраженная в кодовых обозначениях.

Иерархические б.д. устанавливают строгую подчиненность между записями. Сетевые использовались в том случае, если структура сложнее, чем обычная иерархическая. Обе б.д. были очень жесткие. Наборы отношений и структуру записей приходилось задавать заранее, изменение структуры означало перестройку всей базы данных, для получения ответа на запрос приходилось писать специальную программу поиска данных. Эти недостатки привели к появлению новой, реляционной модели данных. СУБД реляционного типа позволяют представить данные о пространственных объектах (точках, линиях и полигонах) и их характеристиках (атрибутах) в виде отношения или таблицы, строки которой - индексированные записи - соответствуют набору значений атрибутов объекта, а колонки (столбцы) обычно устанавливают тип атрибута, его размер и имя атрибута. В число атрибутов не входят геометрические атрибуты, описывающие их геометрию и топологию. Векторные записи координат объектов упорядочиваются и организуются с использованием особых средств. Связь между геометрическим описанием объектов и их семантикой в реляционной таблице устанавливается через уникальные номера, присваиваемые пространственному объекту слоя автоматически или пользователем – идентификаторы.

№12. Технология ввода пространственных (топографических) данных в ГИС; источники данных для ГИС-кадастра.

Для кодировки данных аналого-цифрового преобразования картографических материалов используют средства цифрования (цифрователи). Они бывают 2-х основных видов: 1).полуавтоматические (дегитайзеры) с ручным обводом и автоматической регистрацией координат на носитель данных; 2).автоматические-фиксирующие элементы рисунка построчно, при перемещении сканирующего луча (сканирующие устройства).

Дегитайзер состоит из плоского стола (рабочее поле выполнено из прозрачного пластика и имеет подсветку) и съемника информации. Съемники бывают 2-х видов: 1. курсор- для высокоточной съемки координат;2. перо- низкая точность. Дегитайзеры различаются : -размерами рабочего поля и общими габаритами (А4 -А0); - точностью контрольной погрешности курсора; -точностью поля дегитайзера (конструктивным разрешением).

Сканеры последовательно развертывают изображение графического документа в одну строку, тем самым преобразуя двумерное пространство в одномерное, координата которого известна. Импульсы электронной системы воспринимаются в двоичном коде: белое поле-0, черное-1.

Основным параметром различия является разрешающая способность. Различают планшетные, роликовые и барабанные и ручные сканеры. Планшетные бывают различных форматов (А4-А0), большие форматы дороги. Под крышкой стекло, под стеклом подвижная каретка на ней объектив и приемник излучения регистрирующий отраженную энергию от всех элементов строки. В роликовых сканируемый материал притягивается с помощью привода над неподвижным приемником излучения. Это самые распространенные и дешевые устройства. Барабанные очень дороги, но имеют наилучшую точность сканирования.

Среди источников данных, широко используемых в геоинформатике, наиболее часто привлекаются картографические, статистические и аэрокосмические материалы. Помимо указанных материалов гораздо реже используются данные специально проводимых полевых исследований и съемок, а также текстовые источники. Важный признак используемых данных - в какой цифровой или нецифровой (аналоговой) форме получается, хранится и используется тот или иной тип данных, от чего зависят легкость, стоимость и точность ввода этих данных в цифровую среду ГИС.

1, Использование географических карт как источников исходных данных для формирования тематических структур баз данных удобно и эффективно по ряду причин. Сведения, считанные с карт, обладают следующими достоинствами:1,имеют четкую территориальную привязку,2,в них нет пропусков, "белых пятен" в пределах изображаемой территории,3,они в любой своей форме возможны для записи на машинные носители информации.

2, Одним из основных источников данных для ГИС являются материалы дистанционного зондирования. Они объединяют все типы данных, получаемых с носителей космического и авиационного базирования и составляют значительную часть дистанционных данных

Материалы аэрофотосъемки используются в основном для топографического картографирования, также широко применяется в геологии, в лесном хозяйстве, при инвентаризации земель. Космические снимки начали поступать с 60 - х годов и к настоящему времени их фонд исчисляется десятками миллионов.

В последние годы в среде ГИС широко используются портативные приемники данных о координатах объектов с глобальной системы навигации (позиционированная) GPS, дающие возможность получать плановые и высотные координаты с точностью от нескольких метров до нескольких миллиметров, что в сочетании с портативными персональными ЭВМ и специализированным программным обеспечением обработки данных с системы GPS позволяет использовать их для полевых съемок в условиях необходимости их сверхоперативного выполнения (например, при ликвидации последствий стихийных бедствий и техногенных катастроф).Обратившись к статистическим материалам, имеющим цифровую форму, можно сказать, что они удобны для непосредственного использования в ГИС, среди которых особое место занимает государственная статистика. Основное ее предназначение - дать представление об изменениях в народном хозяйстве, составе населения, уровне его жизни, развитии культуры, учете недвижимости, наличии материальных резервов и их использовании, соотношении в развитии различных отраслей хозяйства и др.

№13.Использование растрового изображения в специализированном программном обеспечении для целей городского кадастра.

ГИС могут работать с двумя существенно отличающимися между собой типами данных - векторным и растровым.

Растровое представление – цифровое представление пространственных объектов в виде совокупности ячеек растра (пикселей) одинаковых по размеру, с присвоенным им значением класса объектов.

Растровая форма – это представление графической информации (карты, рисунка, фотографии) в виде матрицы чисел, каждый элемент которой является кодом, характеризующим яркость соответствующего элемента дискретизации изображения карты.

Векторная форма - это такая форма представления, в которой информация о местоположении объектов, их очертаниях дается в виде структурного набора координат точек объекта.

Для кодирования черно-белых изображений достаточно двух цифр, черный цвет – единица, а белый – ноль, присвоив каждой части изображения свою цифру, мы получим матрицу это и есть компьютерный код рисунка. Части на которые разбивают изображения называют пикселями или точками, т.к. они очень малы.

Для кодирования цветных изображений подход остается тот же. Рисунок разбивается на пиксели каждый из которых имеет свой цвет. Объем информации, описывающий цвет пикселя определяет глубину цвета. Чем больше информации, тем больше вариантов цвета. Чтобы представить более 16 млн. цветов, информация о каждой точке рисунка должна занимать 4 байта, что в 32 раза больше, чем для монохромного рисунка. Разбив рисунок на пиксели, описав цвет каждого пикселя и задав разрешение (Разрешение – это плотность размещения пикселей, формирующих изображение, т.е. количество пикселей на заданном отрезке. Чем выше степень разрешения, тем меньше размер растровой точки и выше качество передачи изображения 300-2000dpi.), можно полностью закодировать любой рисунок, а любая компьютерная программа сможет восстановить исходное изображение.

Растровые изображения достаточно широко используются в цифровой картографии. Аэро- и космические снимки, введенные в компьютер, хранятся именно в виде растровых изображений. Большинство рисунков в Интернет представляют собой растровые файлы. Растровые изображения обладают одним очень существенным недостатком: их трудно увеличивать и уменьшать, т.е. масштабировать. При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну, поэтому теряется разборчивость мелких деталей изображения. При увеличении увеличивается размер каждой точки, поэтому появляется ступенчатый контур и изображение начинает «сыпаться».

№14.Методы картографической привязки растрового изображения в ГИС системах

    Привязка растровой карты производится по привязанному документу, т.е. вначале необходимо открыть документ, ориентированный в заданной системе координат (векторная, растровая или матричная карта), добавить в него привязываемый растр и выполнить привязку. Привязать растр можно одним из способов, предоставляемых в свойствах растра ("Список растров - Свойства"). Следует помнить, что все действия над растром, доступные в меню свойств растрового изображения, выполняются над ТЕКУЩИМ растром. Поэтому, если открытый документ содержит несколько растров, следует активизировать (выбрать в списке открытых растров) тот, с которым Вы в данное время хотите работать. 1. Привязка по одной точке