Ввод данных

Ввод данных в ГИС

Ввод данных в ГИС - самый важный и самый трудоемкий этап организации прикладных систем. По оценкам специалистов, стоимость ввода данных часто составляет 80% от общей стоимости проектировочных и организационных работ. Практически все технологии ввода данных очень трудоёмки, кроме того, всегда имеется опасность, что в результате выбора структуры базы данных подключение аналитичесих модулей будет затруднено или вообще невозможно.

Автоматизированные технологии ввода данных в ГИС применяются при возможности, но и здесь пока не исключена значительная доля ручного труда. Автоматизированный ввод часто создает проблемы последующей коррекции и редактирования, поэтому чаще используется "полуавтоматизированная" технология, когда каждый шаг машины контролирует опытный оператор. Кроме того, к исходным документам, предназначенным для автоматизированного ввода, предъявляются жесткие требования (формат, четкость, контрастность), что для большинства существующих картографических и других материалов подразумевает значительные подготовительные работы.

Подготовка исходных данных может сократить расходы и Время, необходимые для этапа ввода данных в ГИС. Разделение цифровых данных - один из способов обойти узкое место ввода - геокодирование, т. е. процесс связывания пространственных и атрибутивных данных. Картографические данные разделяются по тематическим свойствам на однотипные пространственные объекты - здания, объекты землепользования и т. д., после чего каждый тематический слой цифруется отдельно как пространственные координаты X, Y в декартовы или картезианской системе координат. Исходные карты могут иметь различные проекции и масштабы, поэтому для совместного использования в одной базе данных они должны быть приведены к единой координатной системе. Атрибутивная информация систематизируется в случае необходимости кодируется и приводится к табличной форме. Существуют различные способы ввода данных.

Непространственные данные вводятся преимущественно с клавиатуры, однако иногда такой способ применяется и для пространственных данных (ввод пар координат в специальный текстовый файл). Для машинного ввода пространственных данных используются специальные устройства: дигитайзеры и сканеры.

Различные виды дигитайзеров предназначены для считывания с рабочего поля устройства точечных координат с их последующим преобразованием в системные координаты ГИС. Перед началом ввода в систему вводятся заранее определенные координаты контрольных точек, относительно которых рассчитывается основное поле рабочих координат. Минимально необходимое количество таких точек - 4, увеличение количества точек в некоторой степени повышает точность ввода. В качестве контрольных точек на карте обычно выбираются стационарные долговременные объекты, обозначенные на картах различных масштабов, для которых возможно точное определение географических или топографических координат. Это могут быть пункты триангуляционной геодезической сети, перекрестки дорог, башни, вышки, углы крупных зданий и т. д. Координаты контрольных точек могут сохранятся в специальных списках и использоваться для пространственной привязки карт через некоторое время.

Режимы ввода при помощи дигитайзеров определяются возможностями программного обеспечения ГИС. Считывание координат точек на границах пространственных объектах в некоторых системах осуществляется в двух режимах: ручном и поточном (stream)., В ручном режиме пользователь сам определяет, где и с какой частотой он ставит опорные точки; в поточном задается минимальное расстояние, на котором система расставляет точки, когда пользователь просто ведет курсором дигитайзера вдоль границы объекта.

Точность ввода при помощи дигитайзеров определяется несколькими факторами. В первую очередь, это собственно картографические ошибки, например, проходящие рядом железная и автомобильная дороги на карте занимают гораздо большую ширину, чем реально на местности. Значительные ошибки могут возникать и при привязке карт при помощи контрольных точек. Это ошибка при определении координат точек или при позиционировании курсора на поле дигитайзера во время оцифровки. Модули управления дигитайзерами обычно оснащены системами оценки точности ввода контрольных точек. Рассчитывается расхождение между введенными с клавиатуры координатами контрольных точек и координатами, считанными с поля дигитайзера, после чего определяется относительная погрешность ввода. Пользователь сам определяет, при какой погрешности он может продолжать ввод данных (обычно менее 0.5%), в случае недопустимых величин ввод контрольных точек повторяется.

Различные модели дигитайзеров могут иметь размеры рабочего поля от 12" на 12" до 32" на 62" при точности ввода до 0.05 мм (у большинства моделей до 0.1 мм).

К устройствам автоматического и полуавтоматического ввода пространственной информации относятся сканеры (scanner), считывающие

Данные с разрешением (обычно до 300 точек на дюйм, в лучших - до 1600 тчк/дюйм) все поле карты или аэрокосмоснимка и образующие его в графический растровый файл. Эта технология в основном применяется в специализированных организациях, работающих с оцифровкой больших массивов картографической информации. Скорость ввода информации со сканера достаточно велика, лист формата A3 сканируется 10 секунд для монохромного варианта и 30-40 секунд для цветного. Однако оцифрованный вариант будет занимать значительный объем машинной памяти (при разрешении 300 тчк/дюйм отсканированный лист A3 займет около 80 Мб пространства), кроме того, для большинства ГИС требуются

Сведения в векторном формате.

Для качественного считывания карты сканером необходимо соблюдать следующие требования:

·  цифруемые документы должны быть чисты, то есть не иметь посторонних знаков, линий или надписей;

·  должны иметь ширину не менее 0.1 мм;

·  должны иметь по возможности простую форму (не иметь утолщений, текстовых включений и т. д.);

·  если исходные документы хорошо оформлены, то последующая обработка данных не займет много времени и средств.

Сканированные материалы, если они не используются в растровых базах данных, могут подвергаться векторизации.

В процессе векторизации производится анализ изображения и распознавание картографических символов. Наиболее хорошо распознанные отрезки прямых линий и другие графические примитивные фигуры, прямоугольники). В случае разрывов линий, изменения длины, пересечения с другими линиями или текстом, наличия точечных помех, процесс распознавания значительно усложняется и требует более интеллектуальных алгоритмов векторизации. Для векторизации применяются специальные программные комплексы векторизаторы, иногда включаемые и в состав некоторых ГИС. Самое большое распространение получает специализированное программное обеспечение, используемое вне пакетов ГИС и сопоставимое; с ними по сложности и уровню интерфейса. В настоящее время реализуется и распространяется целый ряд российских векторизаторов TRACK, Easy Trace, MapEDIT и другие.

Еще одним важным источником данных могут быть базы данных других систем. Все большее количество разнообразной информации остается доступной на магнитных и оптических носителях, в некоторых случаях массивы открытой для широкого пользования картографической информации хранится на серверах сетей электронной почты. Большинство оболочек ГИС обычно включают функции преобразования (импорта/экспорта) данных из нескольких других широко распространенных систем и стандартных графических форматов.

Готовые базы данных, свободно продающиеся на рынке специализированными коммерческими компаниями и государственными организациями, имеют самый разнообразный тематический и территориальный охват. Наибольшей популярностью пользуются электронные базы данных для дорожной сети и связанной с ней обслуживающей инфраструктуры как локального, так и национального уровня. Существуют несколько вариантов Атласа мира (масштаб 1:1000000), включающих наборы тематических слоев (обычно рельеф, гидрография, государственные и административные границы, растительность, почвы, климат, население и т. д). Свободно распространяются снимки метеорологических спутников (в растровых графических форматах), постепенно становятся доступными для широкого пользователя съемки спутников серии КН (рассекречены съемки до 1974 г.).

В последние годы как описание пространственных элементов (особенно в сфере образования и бизнеса) все чаще используются фотоизображения и видеовставки. Большие объемы коммерческих баз данных для таких ГИС определяют их преимущественное распространение на оптических носителях - дисках стандарта CD-ROM.