§ 2. Первичные документы картографической информации
Состояние картографического объекта в ГИС отражается на различных носителях данных — первичных документах и машинных носителях (магнитных, магнитно-оптических и др.). При создании информационного обеспечения ГИС особое внимание следует обратить на выбор носителя информации и способ ее записи и хранения, которые имеют определяющее значение при дальнейшем построении ГИС.
Под первичными документами картографической информации будем понимать носители исходных данных и средства фиксаций измерений, съемок и др., содержащих данные о местности и ее объектах при непосредственной регистрации. От правильной и тщательно выбранной или разработанной формы и содержания первичного документа во многом зависит сокращение объемов работ по подготовке первичных данных и дальнейшей записи их на машинные носители, уменьшение числа возможных ошибок, повышение точности и надежности исходной информации. Четкое построение документов и данных, унификация и упрощение различных их форм способствует сокращению цикла обработки информации и позволяет организовать эффективное функционирование геоинформационной системы. Поэтому при разработке информационного картографического обеспечения ГИС в первую очередь выполняется проектирование первичных документов картографической информации.
В настоящее время в качестве источников картографической информации, с которых может быть выполнено кодирование или цифрование данных, используются:
• аналоговые (бумажные) топографические и специальные карты (цветные тиражные оттиски и черно-белые издательские оригиналы планов городов, топографических и тематических карт);
• материалы полевых съемок и измерений на местности (измерения геодезическими приборами, системами спутниковых определений);
• материалы дистанционного зондирования Земли (аэро- и космическая съемка).
Наиболее пригодными и не требующими большой подготовительной работы перед цифрованием являются карты или расчлененные оригиналы карт. Однако, по определению, бумажные топографические карты, являясь условным отображением местности на твердой основе, наряду с большими достоинствами имеют и большие недостатки. Основные из них — быстрое старение, ограниченная точность и достоверность картографических данных. Недостатки бумажных карт обусловлены существующей технологией их создания, подготовки к изданию и тиражирование.
При полевых съемках информация об объектах является самой достоверной и точной. Однако огромная трудоемкость процесса полевых съемок резко ограничивает ее применение для картографирования больших и недоступных территорий.
Наиболее широко в настоящее время нашли применение для получения картографической информации материалы дистанционного зондирования Земли. Вместе с этим, пока еще в качестве источника информации используется аналоговая топографическая карта. На основе указанных материалов формируются первичные данные (документы).
Одним из главных требований, предъявляемых к первичным данным, является определенная последовательность структурирования данных, получаемых из источников информации. Целесообразен следующий порядок:
• справочные постоянные данные (общие параметры о Земле, системах координат и т. п.);
• справочные переменные данные (параметры конкретных картографических объектов);
• данные о местоположении объектов (метрические);
• данные о характеристиках объектов (семантические).
При разработке первичных данных большое внимание необходимо уделить вопросам формализации процессов формирования исходной информации. Для этого исходная информация описывается с указанием идентификаторов, присвоенных конкретным объектам. При этом формируются логические взаимосвязи между объектами, их соподчиненность и т. д.
Важным требованием, которое должно быть учтено при проектировании первичных данных, обрабатываемых с помощью компьютеров, является исключение из них справочных общеизвестных данных, а также производных показателей, получаемых в результате обработки. Это требование можно определить как минимизация содержания первичных информационных данных.
В условиях машинной обработки данных важным требованием, предъявляемым к первичным данным, является их унификация. Данные, отражающие однородные свойства, должны иметь определенный состав объектов и одинаковую, строго определенную последовательность их размещения на входных носителях.
Унификация является важной предпосылкой для рациональной организации в ГИС систем передачи данных, а также автоматизации многих управленческих функций.
В связи с разработкой ГИС в АСУ глобального уровня большое значение приобретают типизация первичных данных с учетом принципа оптимизации исходной информации. Унифицированные данные, применяемые в различных ГИС, должны содержать информацию, обеспечивающую сопоставимость и совместимость данных, обрабатываемых в различных АСУ.
При проектировании форм первичных данных учитывается носитель исходной информации и принцип ввода ее в ГИС.
Проектированные первичные документы должны содержать минимальный, но достаточный объем исходных данных, необходимых для получения максимальной результатной информации, используемой в ГИС и АСУ для управления и принятия решений. Первичные данные должны содержать современную и достоверную информацию о состоянии картографических объектов по всем признакам и параметрам.
При проектировании первичных документов, прежде всего, выявляются объекты, намеченные для классификации по каждой группе, классу и т. д. Состав объектов первичных данных зависит от перечня задач ГИС и специфики АСУ, в которой функционирует ГИС.
При создании ИО ГИС, наряду с разработкой конкретных форм носителей информации, большое внимание должно уделяться проектированию потоков информации в ГИС. Отражая существующие потоки информации в процессе функционирования ГИС, перечни всех функциональных подсистем, взаимосвязь подсистем в процессе работы ГИС, а также сами процессы решения пользовательских задач в управлении, информационная модель позволяет не только критически рассмотреть функционирование каждой подсистемы в целом, но и перейти к построению новой информационной модели и ее фрагментов на уровне пользовательских задач и отдельных показателей. В качестве варианта для этого может быть использован матричный метод анализа с построением графа задач, включаемых для решения во вновь создаваемой ГИС. Построенный таким образом граф представляет собой совокупность всех задач в геоинформационной системе и подлежит упорядочению. Это позволяет установить обоснованную последовательность решения задач, состав баз данных ГИС, структуру расчета результатных данных, а также выявить перечень задач, решение которых возможно на базе только первичной (исходной) информации или совокупности первичной и производной информации. При необходимости эта информация может обобщаться по функциям управления, представляться в виде функциональных блок- схем ее движения в сочетании с процессами функционирования ГИС.
Имея по каждой подсистеме несколько функциональных схем, можно провести анализ взаимосвязи между потоками, обслуживающими разные функции. Исключив дублирование и совместив потоки, важно добиться минимизации необходимого объема информации.
§ 3. Массивы картографической информации
При разработке информационного обеспечения ГИС большое внимание уделяется проблеме создания массивов картографической информации.
Массивы информации, хранящиеся на машинных носителях, можно классифицировать следующим образом. Так, в зависимости от вида фиксируемой на них информации, они подразделяются на
