Традиционная картография и геоинформационная система

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(РГОТУПС)

Факультет - "Экономический"

Кафедра - "Экономическая теория"

Контрольная работа

Предмет:

"геоинформационные системы"

Студент:

Шифр:

Проверил:

КАНАШ - 2007

Содержание

Введение

1. Режим GOTO спутникового навигатора
2. Традиционная картография и геоинформационные системы
3. Плюсы векторного изображения
4. Методы ввода данных в ГИС
5. Компоновка
6. Основные способы обозначения масштаба на карте
7. ГИС как инструмент управления городом
8. Возможности применения ГИС-технологий по месту работы студента (ОАО "Чувашсетьгаз")
Заключение
Список литературы

Введение
Стремительный рост производительности персональных компьютеров, а также широкое распространение глобальной сети Интернет и крупных корпоративных компьютерных сетей - Интернет привели к формированию развитой информационной сети и использованию новых информационных технологий в основных отраслях народного хозяйства.

Современные информационные технологии должны давать возможность вводить, обрабатывать, корректировать, дополнять зрительными образами любые виды информации; получать пространственные и временные характеристики требуемых ресурсов; адекватно оценивать ситуацию для эффективного контроля, прогнозирования и управления, а также для облегчения принятия решений разнообразных экономических, социальных и научно-производственных задач. Всем этим требованиям соответствуют информационные технологии, получившие название геоинформационные системы.

В настоящее время использование информационных систем выходит за рамки узкого круга специально подготовленных операторов и программистов, необходимость постоянной работы с информационными системами возникает у большего числа пользователей. С помощью интегрированных информационных систем успешно решаются задачи управления, бизнеса, мониторинга не только специалистами, но и руководителями всех звеньев.

Главным требованием в современном мире не только для специалистов-программистов, и руководителей всех звеньев является умение справляться с большими потоками информации, обрабатывать их и применять новые технологии с целью решения задач управления, мониторинга или ведения собственного бизнеса.

1. Режим GOTO спутникового навигатора
Технические новшества улучшили методы, с помощью которых мы можем получать пространственную информацию, особенно для обширных территорий.

Наиболее совершенный метод определения координат основан на использовании искусственных спутников Земли. Суть его заключается в следующем: летящие по строго заданным орбитам спутники, мгновенные координаты которых точно известны, непрерывно излучают радиосигналы, регистрируемые специальными спутниковыми приемниками на Земле. Это позволяет с помощью радиотехнических средств измерять расстояния (дальности) от приемника до спутников и определять местоположение приемника (его координаты) или вектор между двумя приемниками (приращения координат).

Инженерно-техническая реализация этой простой идеи потребовала десятков лет напряженной работы. К концу прошлого века в мире созданы две эксплуатационные спутниковые системы, ознаменовавшие революционные изменения в геодезических измерениях. Это американская Global Positioning System (GPS) - Глобальная система позиционирования (ГСП), и российская Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС).

Спутники располагаются так, что часть из них всегда видна (или, лучше сказать, слышна) в любой точке Земного шара в любое время суток. Их можно наблюдать так же, как звезды во время астрономо-геодезических измерений. ГСП позволяют определять координаты любой точки на местности автономно, без наземных геодезических измерений и прокладки ходов между пунктами триангуляции.

На сегодняшний день наиболее перспективной и широко используемой подобной системой является Глобальная система позиционирования (GPS). Существует и российская аналогичная система ГЛОНАСС. Точность подобной системы зависит от числа видимых спутников, сервиса и объема информации, модели полевого устройства и методики измерений. Имеющиеся сегодня системы обеспечивают точность определения местоположения от относительно грубых 100 метров до 10 см и точнее. При этом не требуется прямой видимости управляющей станции от полевого прибора, однако требуется видимость спутника. Это создает определенные трудности применения таких приборов в местах с ограниченной видимостью спутников, например, в горных ущельях.

Система глобального позиционирования (GPS) является новой информационной технологий точного определения положения объектов на земной поверхности. Положение рассчитывается по сигналам, поступающим с серии искусственных спутников Земли (ИСЗ) NAVSTAR.

В основе системы заложено использование 23 спутников Земли, находящихся на околоземных орбитах на большой высоте. Спутники расположены так, чтобы была возможность определения местоположения в любой точке Земли в течение 24 часов. Погрешность определения может составлять около 6-10 метров, а в дифференциальном режиме до одного сантиметра. Основой определения местоположения служат специальные приемники, действие которых опирается на точные данные об орбитах спутников. Приемник с небольшой антенной способен определять свое положение в трехмерном пространстве с интервалом от 1 часа до менее 1 сек, в зависимости от используемого метода

GOTO (англ. go to - "перейти к") - в некоторых языках программирования - оператор перехода к определённой точке программы, обозначенной номером строки либо меткой. Это основная операция по переносу контроля исполнения из одной части программы в другую, поскольку компиляторы транслируют другие операторы контроля исполнения в эффективные GOTO.

GOTO имеется в Фортране, Алголе, КОБОЛе, Snobol, Бейсике, Лиспе, Си, C++, D, Паскале, Perl, а также во многих других языках, в особенности, в ассемблере. В языке ассемблера, эквивалент для GOTO обычно называется JMP, JUMP или BRA.

GOTO отсутствует в некоторых языках высокого уровня. В частности, в Java имеется зарезервированное слово goto, но оно не несёт никакой функции.

Оператор GOTO в языках высокого уровня является объектом критики, поскольку чрезмерное применение операторов GOTO приводит к созданию нечитаемого и неподдерживаемого "спагетти-кода".

Оператор GOTO широко использовался в Бейсике (из-за чего, возможно, Э. Дейкстра и сказал об умственной деградации студентов, изучавших Бейсик), однако применение этого оператора не рекомендуется: оно недопустимо в структурном программировании.

Навигатор eTrex - это GPS - навигатор от компании "Garmin" для начинающих, который оснащен упрощенными функциями и органами управления при наименьшем весе. Можно сказать, что компактность, доведенная до реального "карманного" формата прибора, наиболее привлекательна в этом изделии. И вот появился новый GPS - навигатор "eTrex Summit", который при тех же размерах, имеет множество новых и уникальных возможностей.

Навигатор "Garmin eTrex Summit" оснащен обновленным программным обеспечением, которое содержит встроенный электронный компас, показывающий азимут навигатора, даже когда вы не двигаетесь. Высотомер оснащен построителем графика, и теперь во время движения можно видеть профиль изменения высоты над уровнем моря по трассе движения. Это стало возможным благодаря встроенному электронному магнитному компасу и барометрическому альтиметру. Чтобы откалибровать компас, пользователю с навигатором в руке следует медленно дважды повернуться вокруг своей оси в месте, свободном от помех приему сигналов спутников. Высотомер и показания высоты GPS - навигатора постоянно фильтруются для получения наиболее точных результатов. Все кнопки управления расположены на боковых поверхностях навигатора, оставляя лицевую панель корпуса для размещения экрана и антенны.

КОМПАС: Экранная страница компаса изменилась: теперь вместо ориентации в направлении движения, экран ориентируется относительно цели движения в зависимости от выбираемого пользователем минимального значения скорости и времени. Показания компаса на экранных страницах Настроек, Единиц измерения и Положения, а также значения азимута в режиме "GOTO " (Движение) могут быть установлены как в градусах, так и в милях. Навигатор "Summit" получил новую управляющую последовательность для работы с внешними устройствами, поддерживающими протокол NMEA, которая включает азимут и магнитное склонение. По каналу NMEA передаются в точности те данные, которые видны на экране GPS - навигатора.

ВЫСОТА: Показания высоты включают в себя максимальное и среднее значения по маршруту. Профиль отметок высоты, кроме того, может быть использован как индикатор смены атмосферного давления в течение времени. Показания высоты на экране GPS - навигатора отличаются от тех, что передаются по каналу NMEA на внешнее устройство, которые включают максимальное и минимальное измеренное значения. Высота на экране навигатора остается вполне неизменной, тогда как передаваемые по каналу NMEA значения высоты могут непрерывно изменяться. Разумеется, и на экран и по каналу NMEA передается высота, измеренная одним и тем же барометром, но почему-то в этих показаниях имеются различия. Мы постараемся выяснить - что же в точности в отношении высоты содержат управляющие последовательности NMEA?

ПОСТРОИТЕЛЬ ПУТИ: Навигатор "Summit" способен вести наиболее детализированный протокол пути из всех навигаторов, выпускаемых компанией "Garmin". Образец построения пути на экране: (Здесь). Разумеется, ничто не дается даром: высокое разрешение записи пути ограничивает длительность этой записи. Активный протокол пути может быть записан при дальности движения не более 8 миль или 14 км, при движении в автомобиле это расстояние увеличивается до 150 миль или 230 км. Могут быть сохранены до 3000 промежуточных точек в одном маршруте или 10 маршрутов по 500 промежуточных точек каждый. По-прежнему, сохраненные протоколы пути не могут быть выведены на экранную страницу Карты. Однако тут есть решение. Один записанный протокол пути следует сохранить как маршрут "Возвращение" (Trackback), который можно просматривать на экранной странице Карты.

Чтобы показания компаса были наиболее точны, следует найти горизонтальное место, где магнитное поле будет свободно от возмущений, и повернуться с навигатором на этом плоском месте два раза вокруг своей оси. Если настройку проводить не на ровной (горизонтальной) поверхности, то наклон магнитного поля привнесет ошибку в показания компаса навигатора.

На самом деле настраивать высотомер нет никакой необходимости. Выждите неподвижно примерно час времени, и датчик атмосферного давления перейдет в режим автоматической настройки (Auto Cal). На самом же деле местные регулировки барометра с включенной функцией автонастройки (ON) не имеют никакого влияния на точность показаний барометра в любом другом месте. Настройка показаний барометра в месте с известной высотой над уровнем моря будет иметь столь же сиюминутный эффект. Если функция автонастройки (Auto Cal) выключена (OFF), то высотометр GPS - навигатора будет вести себя подобно любому другому простому барометру (т.е. показания высотомера могут отличаться от определенных при помощи спутников GPS), когда точность показаний барометра может зависеть от состояния погоды, а также от того, как соответствует математическая модель изменения атмосферного давления с высотой, заложенная в память навигатора, реальному соотношению давления и высоты. При всем при этом, насколько нам известно, даже Американская федерация аэронавтики FAA не использует для прогнозов местные особенности строения атмосферы.

Нормализованное, т.е. приведенное к уровню моря, давление является давлением "по умолчанию" в навигаторе, так что если при настройке высотомера вы решите выбрать показания барометра, то они сначала обнулятся. Для максимальной возможной точности мы настоятельно рекомендуем настраивать высотомер по известной высоте, определенной другими точными инструментами. Пользователю следует записать точные показания давления или высоты на бумагу до начала настройки высотомера, потому что нормализация или приведение показаний барометра к давлению на уровне моря, само по себе не обеспечивают точности измерений.

Если навигатор "Summit" будет выключен на срок около 3 часов или более после выполнения последней ручной настройки высотомера, то ему потребуется не менее 5 минут для перехода в режим автонастройки и еще не менее 30 минут, чтобы результаты этой автонастройки стали заметны. Если же вы решите настраивать высотомер по показаниям спутников, Вам потребуется соблюсти все необходимые требования к обеспечению высококачественного GPS-приема. Необходимо будет обеспечить хорошую геометрию спутников, силу сигнала и тому подобное, прежде чем автонастройка сможет привнести сколько-нибудь заметные изменения в показания высотомера.

Навигатор "eTrex Summit" (так же, как и "eTrex") создан с расчетом на пользователя, не имеющего понятия о технологии работы навигационной спутниковой системы GPS. Органы его управления предельно упрощены, как предельно упрощены и его функциональные возможности, так что прибор и выглядит, и работает, как настоящий инструмент "для чайника", не имеющего представления о пользовании системой GPS (полный список функций навигатора приведен ниже).

Многие редко используемые функции и экранные страницы отсутствуют в навигаторе "eTrex Summit". Так, отсутствуют функции "Поперечная ошибка движения" СTE, панорамирование экранной карты и сканирование объекта карты, списки достопримечательностей и городов, таймер заряда батареек, пользовательские таймеры и возможность загрузки электронных карт местности. Да и в самом деле, некоторые из них было бы весьма затруднительно использовать при наличии всего четырех кнопок управления, не считая кнопки включения питания POWER, ведь четыре кнопки предельно упрощают управление навигатором.

Однозначный вердикт навигатору "eTrex Summit" вынести довольно сложно. Хотя в обычных условиях мы не обозреваем навигаторы, не обладающие возможностями работы с электронными картами, но испытуемый прибор обладает интересной и весьма полезной функцией выведения графика изменения высоты по пути движения, что может оказаться полезным для путешественников, парапланеристов, планеристов и других летающих туристов, пилотов частных самолетов и пр. Эта функция включает "профиль пути" через изменение высоты, которая представляет ваш маршрут в виде двумерного графика в координатах (x,y). Кроме того, изменение высоты сохраняется как составная часть протокола маршрута, что позволяет проводить последующий анализ своего путешествия в трех координатах (x,y,z).

С другой стороны, в приборе отсутствуют функции, ставшие "стандартными" для всех навигаторов, начиная с модели "G-12XL". Среди них: разъем для подключения внешней антенны, различные путевые таймеры (прибытия и полный движения), поперечная ошибка движения, база данных достопримечательностей и городов, панорамирование экранной карты и сканирование объектов карты, усреднение точек, настраиваемые информационные окна на пользовательских страницах, встроенный автоматический регулятор входного напряжения. Можно долго перечислять экранные страницы и функции, утраченные сравнительно не только с моделью "G-12XL", но и с "G-12Map" и т.п. Начиная с аппаратной версии 2.02, навигатор "eTrex Summit" 2.07 теперь может сохранять до 20 маршрутов ("eTrex" версии 2.10 по-прежнему может хранить только один маршрут).

2. Традиционная картография и геоинформационные системы
Длительное время картографические данные служили основным источником данных для пространственных баз данных и в том числе для геоинформационных систем.

Карта как информационный носитель выполняет две функции:

позиционную (дает информацию о точном расположении объекта, о его размерах);

атрибутивную (информирует о типе, виде, классе объекта, показывает топологические свойств объектов, их отношений и т.п.).

Общегеографические карты используют в качестве источников при составлении любых тематических карт. Они служат основой для нанесения тематического содержания. Топографические, обзорно-топографические и обзорные карты - это надежные и достоверные источники, которые создают по государственным инструкциям, в стандартной системе условных знаков с определенными, строго фиксированными требованиями к точности.

Взаимодействие геоинформатики и картографии стало основой для формирования нового направления - геоинформационного картографирования, суть которого составляет автоматизированное информационно-картографическое моделирование природных и социально-экономических геосистем на основе ГИС и баз знаний.

Традиционная картография испытывает сегодня перестройку, сопоставимую, возможно, лишь с теми изменениями, которые сопровождали переход от рукописных карт к печатным полиграфическим оттискам. В некоторых случаях геоинформационное картографирование почти полностью заменило традиционные методы картосоставления и картоиздания.

Четкая целевая установка и преимущественно прикладной характер - вот, пожалуй, наиболее важные отличительные черты геоинформационного картографирования. Согласно подсчетам, до 80% карт, составляемых с помощью ГИС, носят оценочный или прогнозный характер либо отражают то или иное целевое районирование территории.

Программно-управляемое картографирование по-новому освещает многие традиционные проблемы, связанные с выбором математической основы и компоновки карт (возможность перехода от проекции к проекции, свободное масштабирование, отсутствие фиксированной нарезки листов), введением новых изобразительных средств (например, мигающие или перемещающиеся на карте знаки), генерализацией (использование фильтрации, сглаживания и т.п.).

Происходит тесное соединение двух основных ветвей картографии: создания и использования карт. Многие трудоемкие прежде операции, связанные с подсчетом длин и площадей, преобразованием изображений или их совмещением, стали рутинными процедурами. Возникла электронная динамическая картометрия. Создание и использование карт, в особенности если речь идет о цифровых моделях, стали как бы единым интегрированным процессом, поскольку в ходе компьютерного анализа происходит постоянное взаимное трансформирование изображений. Даже чисто методически стало трудно различить, где завершается составление исходной карты и начинается построение производной.

ГИС-технологии породили еще одно направление - оперативное картографирование, то есть создание и использование карт в реальном или близком к реальному масштабе времени для быстрого, а точнее сказать, своевременного информирования пользователей и воздействия на ход процесса. При этом реальный масштаб времени понимается как характеристика скорости создания-использования карт, то есть темпа, обеспечивающего немедленную обработку поступающей информации, ее картографическую визуализацию для оценки, мониторинга, управления, контроля процессов и явлений, изменяющихся в том же темпе.

Оперативные карты предназначаются для инвентаризации объектов, предупреждения (сигнализации) о неблагоприятных или опасных процессах, слежения за их развитием, составления рекомендаций и прогнозов, выбора вариантов контроля, стабилизации или изменения хода процесса в самых разных сферах - от экологических ситуаций до политических событий. Исходными данными для оперативного картографирования служат материалы аэрокосмических съемок, непосредственных наблюдений и замеров, статистические данные, результаты опросов, переписей, референдумов, кадастровая информация.

Огромные возможности и порой неожиданные эффекты дают картографические анимации. Разнообразные модули анимационных программ обеспечивают перемещение картографического изображения по экрану, мультипликационную смену карт-кадров или трехмерных диаграмм, изменение скорости демонстрации, возврат к избранному фрагменту карты, перемещение отдельных элементов содержания (объектов, знаков) по карте, их мигание и вибрацию окраски, изменение фона и освещенности карты, подсвечивание и затенение отдельных фрагментов изображения и т.п. Совершенно необычны для картографии эффекты панорамирования, изменения перспективы, масштабирование частей изображения (наплывы и удаления объектов), а также иллюзии движения над картой (облет территории), в том числе с разной скоростью.

Страницы: 1, 2

В соцсетях