Международный опыт компании ILS-Ukraine в разработке, внедрении и эксплуатации современных геоинформационных систем

Международный опыт компании ILS-Ukraine в разработке, внедрении и эксплуатации современных геоинформационных систем

Международная Компания International Land Systems (ILS), Inc. специализируется в области информационных технологий, программного обеспечения и заказного программирования (аутсорсинга).

ILS-Ukraine разрабатывает программное обеспечение для приложений, связанных с пространственными объектами. Это прежде всего географические информационные системы (ГИС), земельные и кадастровые системы, системы автоматизации документооборота и инвентаризации, системы автоматизированного проектирования инфраструктуры территорий и тематических карт, маршрутизации, навигации и др. Основные направления разработок компании являются следующие:

- ГИС-технологии, использование результатов дистанционного зондирования Земли и полевых работ;

- Обработка изображений;

- Автоматизация документооборота, просмотр и редактирование документов, создание и ведение архивов;

- Системы с Интернет-доступом, удаленный доступ к данным, документам, архивам и картам, редактирование;

- Автоматизация проектирования инфраструктуры территорий;

- Разработка тематических карт в геологии, сельском хозяйстве и др.;

- Регистрационная деятельность широкого профиля, регистрация объектов недвижимости, земельных участков, деклараций, субсидий, формирование и ведение кадастров, инвентаризация, высокоскоростное сканирование;

- Пространственные 3D-технологии, обработка и генерация 3-х мерных пространствнных моделей местности;

- Маршрутизация и навигация;

- Системы с использованием 2-мерного баркодирования для хранения и ввода-вывода информации, а также смарт-карт для авторизации доступа;

- Системы биржевой торговли и другие специализированные проблемно-ориентированные системы.

В настоящем докладе приведены основные направления деятельности компании ILS-Ukraine, принципы реализации проектов, взаимодействия с партнерами и заказчиками, а также приведено описание ГИС-систем, разработанных компанией за последнее время. Представленные проекты основаны на использовании картографического материала, полученного в процессе космической и аэрофотосъемки, данных дистанционного зондирования Земли, результатов сканирования больших объемов растровой информации. Обработка изображений осуществляется с помощью эффективных технологий сжатия, отображения и редактирования растровой и векторной информации. К таким технологиям можно отнести, например, MrSid и DjVu, позволяющие обеспечить эффективный доступ к документам и к картографическим материалам как в локальных системах, так и через Интернет.

Использование стандартных (de facto) высокоэффективных программ чтения MrSID SDK (LizardTech) и отображения Lead Tools (ESRI) растровой информации позволяет унифицировать процесс проектирования систем.

К основным принципам выполнения проектных работ ILS-Ukraine можно отнести использование унифицированной методики проектирования, тестирования, внедрения и сопровождения систем, типизацию проектных решений, преемственность разработок, а также фирменный стиль проектов.

В качестве примера рассмотрим программную систему ILS GeoViewer (рис.1).

ILS GeoViewer – высокопроизводительный инструмент для решения задач конфигурирования пространственных объектов на основе ГИС - технологий. Система предназначена для обработки больших объемов данных различной структуры и форматов, ориентирована на выполнение широкого спектра ГИС-операций.

Программные средства синтеза и обработки изображений с использованием ГИС-технологий являются одним из важнейших элементов современных автоматизированных систем конфигурирования пространственных объектов. Планирование процессов развития инфраструктуры территорий - строительства промышленных, сельскохозяйственных, деловых, жилых, ландшафтных и других комплексов, предполагает непосредственное использование ГИС-систем моделирования расположения объектов на земной поверхности. Проекты строятся на основе использования средств компьютерной графики и картографического материала, полученного в процессе космической и аэрофотосъемки. Важным аспектом использования таких систем является разработка тематических карт.

Рис. 1. Splash Screen ILS GeoViewer

Несмотря на существование в области ГИС-технологий ряда известных программных продуктов как общего, так и целевого назначения, потребность в проблемно-ориентированных системах постоянно растет. Такие системы эффективно работают с конкретными приложениями, учитывают специфику задач и категорий пользователей, имеют минимальную функциональную избыточность, простой механизм тиражирования и значительно меньшую стоимость по сравнению с универсальными пакетами. ILS GeoViewer включает все необходимые компоненты для эффективной обработки растровых изображений и конфигурирования векторных моделей объектов. Система имеет оптимальную с точки зрения функционального назначения структуру.

Для описания ILS GeoViewer используются следующие термины:

Проект ILS GeoViewer - многослойный образ участка земной поверхности.

Слой – совокупность однотипных объектов или элементов рельефа местности. Растровые слои – изображения карт местности, векторные – объекты и элементы местности.

Объект - сооружения либо элементы рельефа местности.

Изображение – часть проекта, отображаемая в рабочем окне экрана.

Функциональная структура системы изображена на рисунке 2. Основным ее элементом является программа ILS GeoViewer, предназначенная для формирования и обработки изображений. В качестве исходных используются растровые данные – Raster Data (Georeferenced) в форматах TIFF, MrSID, ECW и векторные Vector Data (Annotation) в формате DFX. Растровые данные – цифровые космические и аэрофотоснимки или топографические карты. Векторные данные - изображения объектов состоящие из линий, точек и контуров.

Программа ILS GeoViewer связана с набором унифицированных функциональных блоков (Extensions), которые предназначены для выполнения следующих функций:

- Блок сопряжения Internet Resources – позволяет использовать Интернет-ресурсы для загрузки геоизображений.

- Блок Spatial Database Connectors (SQS, ArcSDE) – интерфейс с геоинформационными базами данных.

- Блок Zip Code, Gazetteer – позволяет выбирать и отображать множество однотипных объектов и фокусировать их на экране, в конкретном случае – почтовые отделения и жители по кодам и адресам.

- Блок ESRI Shape Reader Extension позволяет загружать и обрабатывать векторные файлы в SHP-формате.

- Блок Building Gallery Extension включает библиотеку стандартных форм контуров, которые можно переносить на изображения и выполнять с ними геометрические преобразования, а также генератор новых галерей с вновь создаваемыми контурами.

- Блок ERDAS Formats IMG, LAN позволяет загружать и обрабатывать дополнительные растровые форматы IMG и LAN.

- Лицензионная утилита - License Utility, предназначена для защиты авторских прав и регистрации процесса тиражирования системы.

Выходными данными для системы ILS GeoViewer являются:

- Проекты ILS GeoViewer - синтезированные многослойные изображения.

- Векторные DXF, WMF и SHP – файлы.

- Растровые TIFF, JPEG, BMP – файлы.

- Данные для реализации высококачественной печати - High-Quality Printing.

Таким образом система поддерживает загрузку и обработку множества форматов:

- DXF-, SHP-файлы, содержащие векторные слои проектов.

- TIFF-, GeoTIFF-, TIFF - с JPEG-компрессией (JOV and TJP), ECW-(с возможностью загрузки через Интернет), MrSID-, IMG-, LAN - файлы, содержащие растровые слои проектов.

ILS GeoViewer имеет открытую структуру, позволяющую добавлять унифицированные программные блоки с целью расширения функциональных возможностей системы.

Основные функциональные возможности ILS GeoViewer перечислены ниже:

- Загрузка и обработка ILS GeoViewer проектов - внешних файлов, содержащих растровые и векторные слои в различных форматах, отображение, преобразование, сохранение и удаление изображений. Одновременно можно загружать до 10 проектов многослойных проектов.

- Подключение и отключение отдельных слоев, композиция и декомпозиция изображений. Независимая работа с отдельными слоями.

- Создание новых проектов, построение, загрузка и обработка произвольных линий, форм, контуров, полигонов.

- Нанесение изображений, преобразование, сохранение и удаление моделей объектов, состоящих из произвольных линий, точек, контуров.

- Создание галерей контуров, их просмотр, преобразование, перенесение на изображения и сохранение вновь созданных контуров. Галереи контуров должна нормально функционировать при наличии в них до 500 контуров.

- Измерение расстояний, размеров, периметров и площадей участков земной поверхности, в том числе площадей многоэтажных зданий, в различных единицах измерения.

Рис. 2. Функциональная структура программной системы ILS GeoViewer

- Нанесение на изображение произвольных аннотаций и комментариев с произвольными типами, размерами и цветами шрифтов.

- Присвоение объектам, участкам местности, линиям, точкам, контурам произвольных стилей, цветов, штриховок и пр.

- Идентификация атрибутных характеристик векторных слоев выделенных фрагментов изображений (обработка индексных файлов).

- Идентификация поврежденных индексных файлов.

- Выполнение широкого спектра геометрических преобразований векторных слоев, в том числе: масштабирование, перенос на произвольные позиции, вращение, создание структур взаимосвязанных объектов, тиражирование, размещение объектов на позициях, удаленных от некоторой точки на заданное расстояние в заданном направлении, удаление и ряд других.

- Подключение и отключение функциональных блоков для реализации различных возможностей системы.

- Масштабирование изображений. Зуммирование к произвольному и оптимальному масшабам изображений.

- Вычисление географических координат, поддержка системы UTM-зон.

- Нанесение на изображение координатной сетки с различным разрешением.

- Определение координат произвольных точек изображения.

- Подключение линзы с различным коэффициентом увеличения для более детального изучения элементов изображения.

- Выбор объектов, находящихся на заданной территории и соответствующих определенному признаку.

- Создание и обработка лицензионных файлов, позволяющих устанавливать права на использование программного продукта.

- Высококачественная печать изображений.

Программа имеет мультиоконный режим, который позволяет:

- одновременно открывать несколько проектов и размещать их на экране;

- осуществлять привязку к общим географическим координатам и масштабам изображений;

- синхронно и асинхронно перемещать изображения, а также изменять их масштаб.

Подробный HELP и доступный пользовательский интерфейс способствуют быстрому освоению системы и адаптации к конкретным приложениям, а также позволяют легко выполнять требуемые операции посредством использования соответствующего меню. Реализована также возможность загрузки демонстрационных версий с ограниченным сроком функционирования. После выполнения процедуры регистрации (генерации ключей), все временные ограничения снимаются.

На рисунке 3 приведен пример отображения на экране загруженных проектов.

Рис. 3. Рабочая область экрана в мультиоконном режиме с несколькими загруженными проектами (пример). В правой части каждого окна находится многослойное изображение, а в левой – перечень загруженных проектов и их слоев (легенда).

Система ILS GeoViewer разработана с помощью средств Borland/Inprise Delphi 6.0 и функционирует в среде Windows 95/98/2000/NT/XP. Отдельные элементы разработаны с использованием C/C++.

ILS GeoViewer может нормально функционировать на стандартном оборудовании средней производительности, например, Pentium III 500 MHz Processor, 256 MB RAM, 1 GB free disk space.

ILS GeoViewer соответствует широкому спектру требований. Пользователями системы является широкий круг разработчиков, связанных с решением задач позиционирования пространственных объектов. В области проектирования инфраструктуры территорий - это инженерно-строительные предприятия, архитектурные бюро, фермерские хозяйства, муниципальные органы учета, планирования, лицензирования и ведения земельных кадастров, геологические, геодезические и картографические предприятия и ряд других.

ILS GeoViewer позволяет всем заинтересованным лицам и организациям - разработчикам, проектировщикам, архитекторам, дизайнерам, пользователям земли, местной администрации, службам регистрации прав собственности и др., эффективно планировать развитие регионов, осуществлять инвентаризацию объектов и производить тематические карты местности.

К системам, разработанным ILS-Ukraine и близким по сферам применения к ILS GeoViewer можно отнести еще ряд продуктов, кратко описанных ниже.

ITAM Viewer

Система основана на использовании ILS GeoViewer-технологии и предназначена для отображения и обработки растровых и векторных ГИС-данных. Растровые слои представляют спутниковые и аэрофотоснимки, а также отсканированные топографические карты в MrSID формате. Векторные слои – пространственные объекты в ESRI SHP-формате. ITAM Viewer имеет следующие функциональные возможности:

- Загрузка и отображение одновременно до 20 многослойных ITAM-проектов.

- Подключение и отключение отдельных слоев.

- Экспорт выделенных фрагментов растровых MrSID-слоев в TIFF - и JPEG - форматы.

- Печать изображений.

- Панорамирование и зуммирование изображений, в том числе зуммирование к заданному уровню.

- Идентификация параметров векторных слоев выделенных фрагментов изображений на основе обработки индексных файлов.

- Наложение координатной сетки с заданным разрешением.

- Идентификация координат положения курсора.

- Устанавливать единиц измерения масштаба и координат.

- Измерение расстояний и площадей в различных единицах измерения.

- Формирование полного изображения проекта в специальном окне.

- Отображение фрагмента изображения с заданным коэффициентом увеличения (линза).

- Вывод метаинформации.

- On-line HELP – функция.

Система функционирует под управлением Windows 98\00\ME\NT.

Zebra

Программное обеспечение предназначено для планирования оптимального размещения антенн сотовой связи (сайтов) посредством виртуального посещения крыш зданий и других объектов в трехмерном изображении городов, построенном на основе реальных геоданных. Используются цифровые модели рельефа местности, ортофотоизображения, тематические данные. Система позволяет:

- Осуществлять наложение трехмерных изображений строений.

- Присваивать объектам различные цвета и стили.

- Поддерживать интерфейс, представляющий трехмерную сцену с панелью управления и навигационной картой.

- Выполнять операции с сайтами - экспорт, импорт, редактирование.

- Перемещать сайты с помощью мыши.

- Строить "линии просмотра" для определения препятствий между сайтами.

- Осуществлять прямое введение координат.

- Поддерживать Path Profile - диаграммы для визуализации препятствий в вертикальной проекции.

- Поддерживать Obstacle Diagram – диаграммы зон невидимости в горизонтальной проекции.

- Устанавливать масштаб.

LaFIS

Многоцелевая информационная система, предназначенная для поддержки принятия решений в процессе управления сельскохозяйственным производством, построения земельного кадастра и контроля ежегодных фермерских деклараций. Работает со спутниковыми, аэрофото - и топографическими данными. Система построена по принципу клиент-сервер. Локальные офисы могут иметь свою сеть. Система позволяет:

- Анализировать размеры площадей используемых культур и засеянных площадей с помощью GPS-устройств.

- Выполнять комплексное редактирование векторной и атрибутной информации.

- Присваивать атрибутные характеристики.

- Формировать отчеты в выбранном формате.

- Осуществлять измерение параметров.

PatchEdit

Надежная и эффективная мультизадачная система для одновременной работы нескольких пользователей, позволяющая редактировать классификационные данные на основе многоспектральных спутниковых съемок. Система осуществляет:

- Редактировать классификационные земельные данные, которые являются элементами топографических карт.

- Редактировать до 250 позиций в одном проекте.

- Позволяет создавать новые классификационные объекты.

- Использовать дополнительные геологические, гидрологические, топографические данные, размещаемые в отдельных окнах.

AgroView

Геоинформационная система автоматизации подготовки фермерских деклараций в соответствии с положениями сельхозкомитета Европейского Союза. Система базируется на использовании данных аэрофото - и космических съемок, а также данных полевых работ. Эффективно функционирует с геоданными многослойной структуры. Поддерживает мультиоконный режим с 4-мя активными окнами, загруженными полноценными ГИС-данными. Система ориентирована на создание тематических карт вегетационных индексов, формирование кадастра землепользования и позволяет:

- Анализировать состояние грунта на основе многоспектральных съемок.

- Определять вегетационные индексы.

- Поддерживать технологию точного земледелия (Precision Farming), путем определения состояния почв по объемам собранного урожая и последующего их обогащения по результатам химического анализа (field chemistry).

- Сравнивать данные различных временных периодов, хранить историю использования земель и осуществлять статистическую обработку данных.

- Получать сравнительные характеристики данных, полученных путем спутниковых и аэрофотосъемок с кадастровыми данными.

Web-GIS-расширение AgroView-Inet позволяет осуществлять доступ к геоданным с возможностью их модификации непоредственно через Интернет.

Boca Raton Mapping Web Site

ГИС-Интернет-система, обеспечивающая специализированным картографическим материалом экстренные службы. Карты подлежат использованию соответствующими департаментами и службами в случае стихийных бедствий, аварийных ситуаций и катастроф. Система включает Web-сайт, подготовленные документы в формате PDF, статические карты для просмотра и печати, динамические карты для генерации картографического материала и его редактирования. Для доступа к информации используется обычные Интернет-броузеры, поддерживающие JavaScript (Netscape, Explorer). Система также использует ArcIMS 3.0, ArcSDE 8.0.2 компании ESRI, HTML, JavaScript.

MrSID GeoViewer

Программа основана на использовании эффективной технологии сжатия MrSID фирмы LizardTech и предназначена для быстрой загрузки и обработки больших объемов геоданных. Система позволяет:

- Эффективно выполнять операции панорамирования и зуммирования изображений.

- Экспортировать формат MrSID в TIFF и TAB.

- Копировать изображения через clipboard.

GEO-Rover

Новое программное решение в области геологической картографии. Система разработана с целью обеспечения специалистов-геологов современным, надежным и простым в эксплуатации рабочим средством для полевых работ и сбора первичных геологических данных. Основана на использовании GPS-данных. Поддерживает:

- Автоматизированное создание геологических карт.

- Подключения цифровой видеокамеры.

- Модуль программы "Полевая книжка" для внесення геологической информации.

TIFF-QC

Программная система, предназначенная для контроля качества растровых изображений, полученных при помощи спутниковой и аэрофотосъемки. Позволяет исследовать изображение и идентифицировать дефекты, информация о которых сохраняется. Программа поддерживает базу данных о типичных ошибках изображений. TIFF-QC включает специальный plug-in - модуль сопряжения с программой Photoshop, позволяющей осуществлять коррекцию ошибок. Изображения с идентифицированными дефектами могут быть открыты и отредактированы на удаленной рабочей станции локальной сети. Система позволяет:

- Корректировать дефекты и погрешности растровых изображений.

- Заносить дефекты в центральную базу данных.

- Проводить статистический учет и анализ типов ошибок.

- Выполнять коррекцию дефектов.

Вышеприведенный далеко не полный перечень разработок компании ILS-Ukraine в области ГИС-технологий включает только основные из них.

Главный офис компании ILS расположен в Силвер Спринг, штат Мериленд, США Украинское отделение - предприятие ILS-Ukraine, базируется в г. Киеве, Украина. ILS – учредитель научно-исследовательской лаборатории при Киевском Национальном Университете имени Тараса Шевченко.

ILS-Ukraine ориентирована на долгосрочное сотрудничество с партнерами. Ведущая европейская компания в области дистанционного зондирования Земли GAF mbH, Мюнхен, Германия и ее дочернее предприятие EUROMAP являются стратегическими партнерами ILS на протяжении многих лет. Основными партнерами ILS также являются мировые лидеры в области ГИС-технологий - компании ESRI и LizardTech, с которыми ILS плодотворно сотрудничает в качестве авторизованного разработчика. Плотные связи ILS имеет также с предприятиями AEW (Эссен, Германия); Simmons Mapping (Великобритания); DiscMap і Ericsson (Швеция); Infomove (Сиэтл, США). Заказчики ILS-Ukraine находятся во многих странах мира

ILS является членом AHT Group - многоотраслевого инженерного и консультационного консорциума, который объединяет более 1000 высококвалифицированных специалистов во всем мире. ILS-Ukraine - действительный член украинской Асоциации разработчиков программного обеспечения и ГИС-Ассоциации Украины.

Мы приглашаем к сотрудничеству всех, кто заинтересован в изучении и использовании нашего опыта, а также в эффективном развитии и внедрении прогрессивных информационных технологий.

Наши координаты:

Попив И. А., Гинтов В. О., Спирин А. Ю. ILS-Ukraine, company@landsystems. com. ua