Обычно, для выполнения прикладных задач (ГИС-приложений) разработчики ГИС предоставляют возможности по использованию расчётно-аналитических функций ядра ГИС разноуровневые API, использующие обращения к динамическим библиотекам, а также платформо-зависимые возможности (ADO или COM). Такой программно-центрический взгляд на построение ГИС-приложений доминирует на протяжении десятков лет.
Однако с появлением сетевых структур обработки геоинформации и возникновением гетерогенности прикладных информационных систем, использующих ГИС, в последнее время наметился пересмотр устоявшихся принципов взаимодействия приложений с ядром ГИС. Сетевой подход к управлению предусматривает взаимодействие разнородных ГИС-приложений с ядром ГИС на основе использования протоколов взаимодействия, определяющих общеупотребительные обменные форматы данных и процедуры обмена. Такой подход к построению информационных систем, использующих геоданные, соответствует архитектуре Интернета, где удаленные системы рассматриваются как серверы, либо как узлы общей системы обработки информации.
Основным механизмом реализации указанного подхода является использование принципов сервисно-ориентированной архитектуры (СОА), которое предоставляет пользователям системы набор гибких служб и процессов (сервисов), а также правил их вызова, основанных на широком использовании языка XML.
В совокупности, ядро ГИС, реализующее основные функции для доступа к геоданным и их обработке, и прикладные процессы, взаимодействующие с ядром с использованием XML-данных, реализуют модель взаимодействия, основанную на единой ГИС-сервисной шине. Именно такой подход реализован в ГИС «Горизонт», разработанной в НИИАА им.В.С.Семенихина.
Ядро ГИС «Горизонт» реализует в интересах выполнения прикладных задач функции ввода-вывода данных, пространственного анализа данных и специфические расчётные функции. В состав функций пространственного анализа входят:
картометрические функции (расчет площадей, длин, периметров, объемов, определение дирекционных углов, азимутов, углов между направлениями, вычисление углов наклона поверхностей, построение зон видимости);
сетевой анализ (решение задач по определению оптимальных путей, уровней нагрузки на сеть на пространственных сетях, построенных на основе связанных линейных объектов, таких как реки, дороги, трубопроводы, линии электропередач и т.п.);
функции работы с источниками данных электронной карты, позволяющие редактировать пространственное описание объектов и атрибутивных полей, выполнять поиск по некоторым критериям, задаваемым пользователем, с использованием операторов отношений (=, >=, <=, <>, <, >), логических операторов (and, or, not), арифметических операторов. С полями, содержащими пространственную информацию, могут использоваться логические пространственные операторы («пространственно эквивалентны», имеют общие точки, не имеют общих точек, касаются, пересекаются, содержатся, содержат, перекрываются), позволяющие определять топологические отношения между пространственными объектами, операторы вычисления расстояний между объектами, операторы построения пространственных пересечений, объединений, разностей, симметричных разностей;
оверлейные операции (наложение двух различных слоев с генерацией производных объектов, возникающих при геометрическом наложении объектов исходных слоев, и наследованием атрибутов объектов исходных слоев);
анализ растровых изображений, заключающийся в построении растра и заполнении его ячеек, как атрибутивными значениями объектов, так и значениями, получаемыми на основе некоторых вычислений (например, расстояния до указанных пользователем объектов, времени движения от выбранных объектов до ячейки, уклону местности в данной ячейке);
зонирование, заключающееся в построении новых объектов зон, т.е. участков территорий, однородных в смысле выбранного критерия или группы критериев, при этом границы зон могут либо совпадать с границами ранее существовавших объектов, либо строиться в результате различных видов моделирования.
Преимущество использования языка XML для взаимодействия ГИС-приложений с ядром состоит в том, что разбор XML-документа осуществляется только на основе правил формирования XML-документа, т.е. нет необходимости указывать описание синтаксиса разрабатываемого языка, что позволяет свободно включать в язык новые элементы. Также, язык описания на основе XML позволяет реализовать хранение информации для визуализации модели, в случае реализации для него специализированной программы редактирования. Использование языка, основанного на XML, в качестве языка описания процесса анализа позволяет выполнить интерпретатор на основе XML-парсеров, используемых ГИС. Кроме того, язык на основе XML позволяет использовать в качестве редакторов описания процесса анализа существующие XML-редакторы.
Рассмотрим в качестве примера задачу поиска подходящего продаваемого участка земли. Требуется: найти участок продаваемой земли, расположенный на заданном удалении от дорог и имеющий заданную стоимость; Исходные данные:
карта районирования (разбиения на участки) с указанием стоимости каждого участка;
топографическая карта местности;
минимальное расстояние до железных и автодорог 200 м;
максимальное расстояние до ж/д станций 500 м.;
цена участка до 2 млн.руб. Выходные данные: визуальное представление найденных участков на карте местности. Алгоритм решения:
1) поиск на ЭК объектов, представляющих железные дороги;
2) поиск на ЭК объектов, представляющих крупные автомобильные дороги;
3) построение вокруг найденных дорог буферной зоны радиусом 200 метров;
4) поиск среди объектов ЭК тех продаваемых участков земли, которые не имеют общих точек в построенных буферных зонах;
5) поиск железнодорожных станций на ЭК;
6) построение вокруг станций буферной зоны радиусом 500 метров;
7) поиск среди выбранных тех участков, которые имеют общие точки с буферной зоной вокруг станций и обладают стоимостью до 2 млн.руб.
В результате будут отобраны объекты, представляющие продаваемые участки и удовлетворяющие приведенным в условии требованиям.
Согласно алгоритму для решения этой задачи необходимо использовать функции ГИС для поиска объектов, построения буферных зон и визуального отображения найденных объектов.
Описание задачи на языке XML:
<Model>
<Definitions>
<Variable name=«код_железных_дорог» type=«long» value=«1»/>
<Variable name=«железные_дороги» type=«object»/>
<Variable name=«буфер_вокруг_железных_дорог» type=«object»/>
<Variable name=«код_автодорог» type=«long» value=«2»/>
<Variable name=«автодороги» type=«object»/>
<Variable name=«буфер_вокруг_автодорог» type=«object»/>
<Variable name=«общий_буфер» type=«object»/>
<Variable name=«код_железнодорожных_станций» type=«long» value=«2»/>
<Variable name=«железнодорожные_станции» type=«object»/>
<Variable name=«код_продаваемых_участков» type=«long» value=«2»/>
<Variable name=«продаваемые_участки» type=«object» value=««/>
<Variable name=«подходящие_участки» type=«object» value=««/>
<Variable name=«цвет_подходящих_участков» type=«long» value=«AAFF0000»/>
<Variable name=«расстояние» type=«double» value=«0.0»/>
<Parameter name=«минимальное_расстояние_до_дорог» type=«double» value=«200» description=«минимальное расстояние до дорог»/>
<Parameter name=«максимальное_расстояние_до_станций» type=«double» value=«3000» description=«максимальное расстояние до железнодорожных станций»/>
</Definitions>
<Commands>
<!-- Отбор объектов, представляющих железные дороги -->
<ObjectsSearch return=«железные_дороги»
Classificator=«@классификатор.cls»
UseCode=«@true»
ObjectCode=«код_железных_дорог»
LookSubtree=«@true»/>
<!-- Построение вокруг железных дорог буферной зоны -->
<BufferZone
Objects=«железные_дороги» Radius=«минимальное_расстояние_до_дорог» Accuracy=«@8» return=«буфер_вокруг_железных_дорог»/>
<!-- Отбор объектов, представляющих автодороги -->
<ObjectsSearch return=«автодороги» Classificator=«@классификатор.cls» UseCode=«@true»
ObjectCode=«код_автодорог»
LookSubtree=«@true»/>
<!-- Построение вокруг железных дорог буферной зоны -->
<BufferZone Objects=«автодороги» Radius=«минимальное_расстояние_до_дорог» Accuracy=«@8» return=«буфер_вокруг_автодорог»/>
<!-- Объединение построенных буферных зон в одну -->
<Union fObjects=«буфер_вокруг_железных_дорог»
sObjects=«буфер_вокруг_автодорог» return=«общий_буфер»/>
<!-- Отбор продаваемых участков, не имеющих общих точек с построенной буферной зоной -->
<ObjectsSearch return=«продаваемые_участки» Classificator=«@классификатор.cls» UseCode=«@true» ObjectCode=«код_продаваемых_участков» LookSubtree=«@true» Objects=«общий_буфер» TopolRelations=«disjoint»/>
<!-- Отбор объектов, представляющих железнодорожные станции -->
<ObjectsSearch return=«железнодорожные_станции» Classificator=«@классификатор.cls» UseCode=«@true» ObjectCode=«код_железнодорожных_станций» LookSubtree=«@true»/>
<!-- Отбор среди найденных участков тех, которые удалены от железнодорожных станций не более чем на максимальное расстояние -->
<foreach container=«продаваемые_участки»
element=«участок»>
<!-- Вычисление расстояния от участка до железнодорожных станций -->
<Distance fObjects=«железнодорожные_станции» sObjects=«участок» return=«расстояние»/>
<if test=«расстояние lt максимальное_расстояние_до_станций» >
<then>
<!-- Добавление участка к подходящим участкам-->
<append what=«участок» to=«подходящие_участки»/>
</then>
</if>
</foreach>
<!-- Выделение выбранных участков указанным цветом -->
<show objects=«подходящие_участки»
color=«цвет_подходящих_участков»/>
</Commands>
</Model>
Для описания процесса решения были задействованы расчетные задачи, описываемые элементами с именами ObjectsSearch, Union, BufferZone, Distance, append, show.
В результате решения получены результаты, которые представлены на Рисунках 1 - 5.
Рисунок 1 . Результат поиска железных и автодорог (найденные объекты выделены красным цветом)
Рисунок 2. Буферная зона шириной 200 м, построенная вокруг найденных дорог
Рисунок 3. Результат поиска среди земельных участков (оранжевые прямоугольники) тех, которые не имеют общих точек с построенной буферной зоной
Рисунок 4. Буферная зона радиусом 500 м вокруг железнодорожных станций
Рисунок 5. Результат поиска среди выбранных ранее участков, пересекающихся с буферной зоной вокруг железнодорожных станций и имеющих приемлемую стоимость
Представленная технология решения прикладных задач, использующая сервисы доступа к ядру ГИС на основе языка XML, была реализована в проекте по ведению объектов магистральных нефтепроводов в следующих ГИС-приложениях:
выделение различных участков трубы в зависимости от её диаметра, внутреннего давления, степени износа, контролирующей организации, ближайшей станции катодной защиты;
отображение дефектов, особенностей трубы или их участков, выявленных по результатам внутритрубной диагностики, электрометрии и других видов диагностических обследований;
отображение информации по моделированию экологических последствий аварий на нефтепроводах (прогноз зоны распространения нефтяного загрязнения от эпицентра на суше и воде с учетом рельефа, направления и силы течения реки, наличия и качества защитных сооружений, преобладающих ветров);
отображение результатов решения задач по определению оптимального перераспределения нефтяных потоков в случае аварийных ситуаций или ремонтов участков нефтепроводов;
отображение информации расположения объектов повышенной социальной опасности (населённых пунктов, водоканалов, положение автомобильных и железнодорожных трасс, находящихся в непосредственной близости или пересекающихся с магистральными нефтепроводами).
RSS
Реклама
