Электронные атласы

Электронные тематические атласы

Следующим логическим шагом автоматизации тематического картографирования в ГИС являются электронные тематические атласы. Необходимо отметить, что понятие электронного атласа еще не получило однозначного терминологического и семантического закрепления в научной литературе по ГИС, и, как указывают Т. Слокум и С. Эгберт, в это понятие могут включаться как автоматизированные версии книг и альбомов, так и специализированные информационные системы, обеспечивающие не только показ, но и анализ тематических карт. В качестве примера авторы приводят Электронный Атлас Канады, созданный в 1984-1986 годах. Работая с этим атласом, пользователь может: 1) совмещать на дисплее несколько тематических карт в любой комбинации; 2) редактировать и корректировать существующие тема­тические карты, а также создавать новые; 3) масштабировать (увели­чивать) произвольные участки карты с целью их более детального изучения; 4) использовать функцию "мигания" для выделения отдельных объектов карты; 5) создавать географические выборки по тематичес­ким условиям; 6) осуществлять имитационное моделирование и про­странственный анализ.

В лаборатории ГИС Одесского государственного университета на базе пакета Atlas*GIS создан электронный геодемографический атлас Украинского Причерноморья, включающий более 100 тематических карт населения Одесской, Николаевской и Херсонской областей в разрезе административных районов и крупных населенных пунктов. Атлас хранится в виде структурированного множества рабочих файлов (map-files), содержащих все необходимые установочные параметры дизайна и те­матики электронных карт. Пользователь может оперативно редактиро­вать и корректировать карты атласа, а также создавать новые темати­ческие карты на основе расширения атрибутивной и географической баз данных. Все рабочие файлы атласа представлены в двух модифи­кациях: для дисплейного показа и вывода на цветной струйный прин­тер HP DeskJet. Они отличаются палитрой цветового оформления, так как дисплейная визуализация (256 цветов и оттенков) значительно пре­восходит возможности цветной печати. На Рис. 5.2 и Рис. 5.3 приведены черно-белые варианты двух картограмм из этого атласа: уровня смертности и рождаемости городского и сельского населения по админист­ративным районам региона (в среднем за период 1979-1991 г. г.).

Рис. 5.2. Уровень смертности населения административных районов областных регионов Украинского Причерноморья: I — городское население; П — сельское население (в среднем за период 1979-1991 гг. на 1000 жителей).

Рис. 5.3. Уровень рождаемости населения административных районов областных регионов Украинского Причерноморья: I — городское население; II— сельское население (в среднем за период 1979-1991 гг. на 1000 жителей).

Атлас может использоваться в двух основных режимах: в среде Atlas*GIS и автономно, как графическая СУБД с собственным интерфей­сом типа Windows. Для пользователей, не располагающих персональными компьютерами, выполнен бумажный вариант атласа (по отдельным раз­делам и областям) на цветном струйном принтере HP DeskJet 560C.

В настоящее время электронный геодемографический атлас Украинского Причерноморья расширен до уровня комплексного социально-экономического и используется в аналитическом режиме с подключе­нием пакетов программ статистического анализа и моделирования CSS и SPSS. При этом реализуются следующие 8 групп методов простран­ственного моделирования и анализа:

Аналитическая визуализация первичной географической информа­ции.

Это наиболее традиционный способ использования мониторинго­вых возможностей электронного тематического атласа и стандартных статистических пакетов (например, CSS и SPSS), представляющих широкий спектр методов графической визуализации первичных социально-экономических данных в сравнительно-аналитической форме:

Динамических графиков и гистограмм, трёхмерных структурных диаграмм, картосхем транспортных и миграционных потоков, диаграмм Вороного, аналитических тематических карт по отдельным показате­лям, таксонам и временным "срезам" и т. п.

Многомерные статистические описания. Цель этой группы мето­дов состоит в 'том, чтобы свернуть множество первичных социально-экономические признаков в несколько познавательно ценных латент­ных (скрытых) факторов для дальнейшего анализа и принятия реше­ний. Используются методы факторного и кластерного анализа, адап­тированные к пространственным данным, а также расчет различных интегральных показателей типа "уровня социально - экономического развития", "качества населения", "уровня антропогенной нагрузки на территорию" и т. п.

Моделирование статистических поверхностей. Данный аналитичес­кий метод используется для перехода от первичной пространственно дискретной социально-экономической информации к ее пространственно кон­тинуальной форме с целью выявления зональных эффектов экономичес­ких и социальных процессов в регионе (например, выделения границ "хинтерландов" и "зон влияния" географических объектов).

Анализ транспортных сетей и миграционных потоков. Применя­ется для изучения уровня развития транспортных сетей, структуры миграционных связей и районирования с использованием алгоритмов теории графов с последующим тематическим картографированием в AtlaS*GIS. Предусмотрена процедура гравитационного моделирования пространственных взаимодействий и потоков. В качестве программного обеспечения используется пакет FLOWMAP, разработанный на факуль­тете географических наук Утрехтского университета (Нидерланды).

Пространственный корреляционный и регрессионный анализ. Используется для выявления пространственных (а также пространствен­но-временных) причинно-следственных связей и включает: дисперси­онный анализ географических данных, пространственную регрессию, корреляцию и автокорреляцию, анализ таблиц сопряженности, латен­тно-структурный и детерминационный анализ. Предусмотрена проце­дура поиска пространственных корреляций методом "скользящего окна".

Прогнозное моделирование. Реализуется с помощью стандартных статистических пакетов анализа временных рядов. Результаты прогно­за картографируются с использованием визуально-динамических средств ГИС (компьютерная анимация).

Оптимизационное моделирование. Предусматривает реализации методов линейного и нелинейного целочисленного программирования для решения задачи оптимизации размещения объектов народно-хозяйственного комплекса в регионе. Включает алгоритмы и программы оптимизации на сетях (поиск кратчайших расстояний, задача коммивояжера), а также решение локализационных задач.

Экспертная географическая система. Это очередной этап развития социально-экономического мониторинга региона на базе электронного атласа, предусматривающий использование элементов технологии экспертных систем. Последняя представляет собой наиболее гибкий в познавательном отношении инструмент географического мониторинга и анализа, позволяющий использовать неформальные знания географа-эксперта.

Электронный атлас выступает здесь в качестве картографического интерфейса, обеспечивающего "дружественную", профессионально адаптированную среду для взаимодействия пользователя (эксперта-географа) с ГИС в процессе предплановой географической экспертизы.