На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Геоинформационные технологии. Создание электронных карт

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 29.08.2012. Сдан: 2011. Страниц: 28. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Оглавление
 

    Введение

 
 
      В настоящее время значительное внимание уделяется вопросам охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов. Для их решения необходим комплексный подход, который требует использования больших объемов экологической, картографической и другой количественной информации о состоянии компонент природной среды, что практически невозможно без применения развитых методов и средств информатики. Наиболее перспективными методами обработки и усвоения подобных объёмов информации, на сегодняшний день, являются методы, основанные на использовании компьютерных геоинформационных технологий. Использование геоинформационных систем (ГИС), позволяющих проводить одновременный анализ многомерных данных с использованием цифровых карт, упрощает процедуры экологического прогноза и оценку комплексного воздействия на природную среду, делает возможным оперативное выявление аномалий и принятие необходимых мер для их устранения.
      Для эффективного управления муниципальными образованиями и динамично развивающимися регионами необходимы достоверные и актуальные данные об объектах и процессах на их территории, а также передовые технологии накопления, обработки и представления информации. Современные географические информационные системы с их развитыми аналитическими возможностями позволяют наглядно отобразить и осмыслить информацию о конкретных объектах, процессах и явлениях в их совокупности. ГИС позволяют выявить взаимосвязи и пространственные отношения, поддерживают коллективное использование данных и их интеграцию в единый информационный массив.
      Объектом  исследования данной работы являются электронные карты, созданные с помощью геоиформационных систем.
      К цифровым картам, являющимися геопространственным базисом ГИС, могут подключаться базы данных недвижимости, земельных участков организаций, денежной оценки земель, инженерных сооружений, памятников градостроения и архитектуры, сведений по геологии, истории развития и так далее. В базе данных также можно организовать хранение как графической, так и всей технической, справочной и иной документации.
      Цель  курсовой работы заключается в ознакомлении с информационными технологиями, а также в особенностях создания электронных карт. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Основы геоинформационных технологий
      Понятие и задачи геоинформационной системы
 
      В наиболее общем смысле, геоинформационные системы – это инструменты для обработки пространственной информации, обычно явно привязанной к некоторой части земной поверхности, которые используются для ее управления. Это рабочее определение не является ни полным, ни точным. Как и в случае с географией, термин трудноопределим и представляет собой объединение многих предметных областей. В результате, нет общепринятого определения ГИС. Сам термин изменяется в зависимости от интеллектуальных, культурных, экономических и даже политических целей. Эта терминология стала в действительности очень изменчивой, приводя к новым определениям, постоянно проникающим как в научную, так и в популярную литературу.
      Одно  из распространенных определений ГИС  звучит следующим образом: «Географическая  информационная система (ГИС) определяется как программно-аппаратный комплекс, способный вводить, хранить, обновлять, манипулировать, анализировать и  выводить все виды географически привязанной информации».
      Структура ГИС, как правило, включает четыре обязательные подсистемы:
    подсистема сбора данных, которая собирает и проводит предварительную обработку данных из различных источников. Эта подсистема также в основном отвечает за преобразования различных типов пространственных данных (например, от изолиний топографической карты к модели рельефа ГИС);
    подсистема хранения и выборки данных, организующая пространственные данные с целью их выборки, обновления редактирования;
    подсистема манипуляции данными и анализа, которая, выполнив различные задачи на основе этих данных, группирует и разделяет их; устанавливает параметры и ограничения и выполняет моделирующие функции;
    подсистема вывода, которая отображает всю базу данных или часть ее в табличной, диаграммной или картографической форме.
 
      

      Рисунок 1 – Структура ГИС-технологии 

      Первая  подсистема ГИС может быть соотнесена с первым и вторым шагом процесс  картографирования - сбором данных и  компиляцией (составлением) карт. Исходная информация берется из таких источников, как аэрофотосъемка, цифровое дистанционное зондирование, геодезические работы, словесные описания и зарисовки, данные статистики и т. д. Использование компьютера и других электронных устройств, например дигитайзера или сканера, позволяет проводить подготовку исходных данных для записи, или кодирования точек, линий и областей к их дальнейшему использованию. Кроме того, источниками могут быть готовые цифровые карты, цифровые модели рельефа, цифровые ортофотоснимки и многие другие.
      Вторая  подсистема – подсистема хранения и выборки полностью соответствует нашим представлениям о функциях компьютера, как хранителя информации. В ГИС подсистема хранения и выборки позволяет делать запросы, возвращающие только нужную, контекстно-связанную информацию, она переносит акцент с общей интерпретации информации на формулирование адекватных запросов. В общих словах, эта подсистема хранит либо явно, либо неявно, геометрические координаты точечных, линейных и площадных геометрических объектов и связанные с ними характеристики (атрибуты). Компьютерные методы поиска естественным образом присущи самому программному обеспечению ГИС.
      Анализ  данных чаще всего является преимуществом  человека – пользователя. Подсистема анализа позволяет значительно упростить и облегчить анализ пространственно-связанных данных, практически исключить ручной труд и в значительной мере упростить расчеты, выполняемые пользователем. Необходимость анализа карт для выделения и сравнения картин распределения земных феноменов дал импульс для поиска новых, более удобных, быстрых и мощных методов. ГИС-анализ использует потенциал современных компьютеров, сравнения и описания информации, хранящейся в базах данных которые дают быстрый доступ к исходным данным и позволяют агрегировать и классифицировать данные для дальнейшего анализа. Они способны комбинировать выбранные наборы данных уникальными и ценными способами.
      После выполнения анализа, нужно представить  как-то его результаты. В картографии, будь то традиционная бумажная картография или ее цифровой эквивалент, компьютерная картография, выходной продукт в целом тот же – карта. Подсистема вывода позволяет компоновать результирующие данные в любой удобной для пользователя форме. Среди примеров выходных данных – печать адресов на конвертах по результатам поиска в базе данных потенциальных клиентов с целью распространения рекламы; базы данных некоторых служб могут быть подключены в единую систему, результатом чего будет максимальная информационная насыщенность данных на выдаче. В действительности типы выдачи часто продиктованы больше областью применения ГИС, нежели используемым программным обеспечением. И, как и пользователи карт, выдачи бывают самые разные.  

      Связанные технологии
 
      ГИС тесно связана с рядом других типов информационных систем. Ее основное отличие заключается в способности  манипулировать и проводить анализ пространственных данных. Хотя и не существует единой общепринятой классификации информационных систем, приведенное ниже описание должно помочь дистанциировать ГИС от настольных картографических систем, систем САПР, дистанционного зондирования, систем управления базами данных и технологии глобального позиционирования GPS.
      Системы настольного картографирования используют картографическое представление для организации взаимодействия пользователя с данными. В таких системах все основано на картах, карта является базой данных. Большинство систем настольного картографирования имеет ограниченные возможности управления данными, пространственного анализа и настройки. Соответствующие пакеты работают на настольных компьютерах – PC, Macintosh и младших моделях UNIX.
      Системы САПР способны создавать чертежи проектов, планы зданий и инфраструктуры. Для объединения в единую структуру они используют набор компонентов с фиксированными параметрами. Они основываются на небольшом числе правил объединения компонентов и имеют весьма ограниченные аналитические функции. Некоторые системы САПР расширены до поддержки картографического представления данных, но, как правило, имеющиеся в них утилиты не позволяют эффективно управлять и анализировать большие базы пространственных данных.
      Методы  дистанционного зондирования – это искусство и научное направление для проведения измерений земной поверхности с использованием сенсоров, таких как различные камеры на борту летательных аппаратов, приемники системы глобального позиционирования или других устройств. Эти датчики собирают данные в виде наборов координат или изображений (в настоящее время преимущественно цифровых) и обеспечивают специализированные возможности обработки, анализа и визуализации полученных данных. Ввиду отсутствия достаточно мощных средств управления данными и их анализа, соответствующие системы в чистом виде, то есть без дополнительных функций, вряд ли можно отнести к настоящим ГИС.
      Системы управления базами данных (СУБД) предназначены для хранения и управления всеми типами данных, включая географические (пространственные) данные. СУБД оптимизированы для подобных задач, поэтому во многие ГИС встроена поддержка СУБД. Эти системы в массе своей не имеют сходных с ГИС инструментов для анализа и визуализации. 
 

    Создание  электронных карт
      Методы  и средства создания цифровых карт
 
      Востребованность  цифровой картографической продукции в последнее время значительно возросла. Все большее число пользователей графической информации убеждаются в преимуществах использования в своей работе цифровых карт.
      Электронные цифровые карты по различной тематике составляются широким потоком и заменяют карты, созданные на бумаге. Накапливается опыт создания карт, совершенствуются методические приемы их составления. Интенсивно развиваются новые версии программных пакетов, используемых для создания цифровых карт.
      Источниками получения цифровых карт являются:
    оцифровка существующих карт на твердой основе;
    данные дистанционного зондирования и GPS-навигация;
    наземная съемка.
     Большинство карт, создаваемых с твердой основы сильно устаревают. Многие из них отображают неверное состояние. Хотя есть карты и новые, составляемые традиционными способами, и лишь затем переводящиеся в электронную форму.
      Наземная  съемка обрабатывается в течение  нескольких месяцев.
      Данные  дистанционного зондирования делятся на аэросъемку (крупномасштабные карты и планы) и мелкомасштабные (космическая съемка). Хотя в последнее время космическая съемка захватывает рынок аэросъемочных работ. Для создания цифровых карт по уже имеющимся данным разрешение 4 м используется для обновления карт 1:10 000, 2 м – 1:5 000.
      Основные  действия, связанные с созданием  и анализом цифровых электронных карт изображены на рисунке 2.

      Рисунок 2 – Создание и преобразование цифровых векторных карт
        Графическая информация на ЭВМ
      Графические элементы представляются в двух существенно  отличающихся видах.
      Первый  вид – дискретный, векторный; графические данные описываются в виде совокупности геометрических объектов точки, линии и полигона (замкнутой полилинии) в системе координат X, Y (фиксируемых в виде матрицы).
      Используются  следующие векторные форматы  файлов, содержащих графическую информацию:
    файлы GeoGraf: .mp;
    файлы GeoDraw: .arc, .nod, .prj, .SEG, .ARC, .XY, .PNT, .NOD, .POL, .PTR, .ERR, .PRJ, .ID, .ATR;
    файлы AutoCAD: .dwg;
    файлы AutoCAD Data Interchange File: .dxf;
    файлы Autodesk Map Guide: .SDF;
    файлы GIS ARCINFO: .AAT, .ABN, .ABX, .ARC, .ARF, .BND, .CNT, .LAB, .LOG, .MSK, .PAL, .PAT, .PBN, .PBX, .PFF, .PRF, .TBN, .TBX, .TIC, .TOL, .TXT, .XBN, .XBX;
    файлы GIS ArcView: .shp, .shx, .dbf, .sbx, .sbn;
    файлы MapInfo: MIF/MID;
    файлы MicroStation: .DGN.
      Координатно-привязанные данные могут быть представлены в текстовом виде – формат .dxf. Он используется как формат обмена графическими данными.
      Второй  вид – растровый, отображающий непрерывно изменяющиеся свойства объекта (поисковой площади, экологического полигона и др.); графические данные описываются в поле сетки из столбцов и строк набором ячеек (пикселов) с уникальными значениями.
      Растровые описания графики группируются в четыре класса: монохромные, псевдоцветные, в градациях серого, истинно цветные. Монохромные растры определены как один бит на пиксел; псевдоцветные являются типичными растровыми описаниями графической информации, используют 4 или 8 бит на пиксел, причем последний наиболее используемый вариант; в растрах с градациями серого цвета значения пиксел интерпретируется как оттенки серого (обычно их 256). Истинные цветные используют 24 бита на пиксел; каждый пиксел состоит из трех 8-битных групп, представляющих красный, зеленый и синий цветовые компоненты.
      Растровые форматы: .BMP, .TIFF, .TIFF/LZW, .GeoTiff, .PCX, .GIF, .TAGRA, JPEG, .DCX, .EPS, .WMF, .WPG, .PICT, .CALS-1, .FLIC, .G3, .G4, .Geospot, .IG4, .IGS, .JFIF, .PICT, .PNG, .PSD, .Photo CD, .RLC 1, .RRLC 2.
        Содержание  векторной карты
      Начало  создания электронной векторной карты – это разработка ее проекта. В нем отражается назначение, вид, тип, математическая основа карты, принципы картографической генерализации, содержание всей тематической информации и технология ее представления на карте; процедуры составления и редактирования карты.
      Необходимо  сформулировать название карты, которое  бы наиболее емко отражало ее содержание, детально разработать легенду карты.
      Обосновывается масштаб карты исходя из детальности изображения всех ее составляющих; оценивается ее точность. Каждую новую карту необходимо сопоставить с разработанными ранее элементами ряда масштабной генерализации карт сходного содержания: как отображаются проектируемые данные на обзорных мелкомасштабных, детальных картах, какие различия с картами одинаковой детальности, в каком направлении выполнена детализация на крупномасштабных картах.
      Необходимо предусмотреть приемы отображения содержания проектируемой карты в ряду существующих карт. Исходными данными (источниками информации) может быть разнообразный по форме представления и разноплановый по содержанию набор информации.
      Для создания и оформления карт можно использовать электронные карты, входящие в состав графических баз данных организаций или индивидуальных исполнителей; они предоставляются на условия, определенных владельцами графических продуктов.
        Пакеты  программ для создания карт
      В настоящее время для создания электронных цифровых карт и графических баз данных используется большое количество программных средств – графических векторных редакторов и ГИС-систем.
      Графические программы работают на платформах PC (Windows 95/98/2000/XP/NT), Sun Solaris, Silicon Graphics, Unix. Среди программных средств для создания графики выделяется несколько групп:
    Универсальные, мощные, многофункциональные географические информационные ГИС-системы: ArcInfo (дополнительные модули GRID, TIN, ArcIMS, ArcSDE, ArcExplorer, ArcLogistics Route), InterGraf, MapInfo, MicroStationGeoGraphics (MicroStation фирмы Bentley). Они наиболее эффективно используются на устройствах типа WS.
    Редакторы системы автоматического проектирования (САПР): AutoCad, CADdy.
    Графические редакторы и ГИС-системы, успешно работающие на PC, включающие все необходимые функции для создания и оформления электронных цифровых карт (обладающие меньшей мощностью, чем системы перечисленных групп):
      ArcView v.3.x (дополнительные модули Image Analysis, Spatial Database Engine, Spatial Analyst, 3D Analyst) – широко используются в самых различных областях;
      ArcGIS 8.1 – разработка последних лет (c 2000 г.), семейство программных продуктов, составляющих геоинформационную систему, основанную на отраслевых стандартах; включает Arcinfo-ArcEditor-ArcView (ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox); для выполнения более глубокого анализа можно подключить дополнительные модули: ArcGIS Geostatistical Analyst и др.; пакет разработчика ГИС-приложений MapObjects; серверные приложения ArcSDE, ArcIMS;
      GeoGraf/GeoDraw, WinGIS, SiGraf, DigiMap, Atlas GIS, «Панорама» и др.
    Прикладные информационные технологии, применяемые для создания, анализа и обработки графической информации. 

      Этапы создания цифровых карт
        Модель  электронной карты
      Разработка модели карты основывается на понятиях «слой», «графический примитив», «графический объект».
      В соответствии с проектом карты составляется первый элемент модели – перечень слоев. Слои группируются по тем или иным критериям – значимости, назначению, тематике. Среди основных слоев выделяются группы: векторные слои топографической основы; векторные тематические слои; слои с растровым (непрерывным) описанием объектов. Среди вспомогательных слоев – вспомогательные векторные, вспомогательные растровые слои, вспомогательные слои с текстовыми элементами.
      Группы  слоев, как правило, обособляются в самостоятельные объекты графической системы (например, в виды). В свою очередь группы слоев объединяются в электронные атласы (проекты).
      Второй  элемент модели – графические объекты каждого слоя. Определяется тип графического примитива (объекта) – точка (объект с дискретным характером локализации), линия (объект с линейным характером локализации), площадной примитив, полигон (объект с площадным характером локализации), объект с неопределенным характером локализации; выполняется классификация графических объектов по степени их значимости на карте (ГОСТ Р 50828-95). Основным графическим объектам присваиваются названия.
      Обязательным  условием разработки качественной цифровой модели должна быть процедура автоматической верификации каждого слоя, топологического соотношения различных слоев.
      Могут быть сформированы ассоциации объектов или составные объекты, объединяющие простые объекты по содержательному принципу. Линейные объекты могут быть ассоциированы в геометрические Сети. Отслеживается корректная топология между классами объектов, прописываются правила проверки правильности взаимоотношения между простыми и составными объектами. Задается детальность отображения, система координат, картографические единицы, если необходимо – картографической проекции (для обзорных карт крупных частей Земли) и все другие параметры изображения графической информации (например, цвета фона экрана и цвета изображения графических примитивов). Эта процедура может начинаться и с загрузки существующей карты для преобразования ее в новый проект.
      Разрабатывается перечень атрибутов графических  объектов каждого слоя в проектируемой карте. Определяется место размещение атрибутов: в атрибутивных таблицах графических объектов или внешних БД. Определяются тип и вид легенды слоев с изображением распределения атрибутов графических объектов.
      Рационально упорядочить файловую структуру  проекта карты. Она включает файл проекта карты, который хранится в корне логического диска. Файлы векторных слоев карты, файлы растровых изображений, файлы текстовых записей помещаются в отдельные папки и хранятся на следующем уровне файловой структуры.
      Ввод  тематических данных производится несколькими способами.
      1. Ввод данных с твердой копии дигитайзером - оцифровка. Оцифровка – это процесс преобразования объектов на бумажной карте в векторный формат. Операция выполняется с помощью дигитайзера, соединенного с компьютером. Координаты X, Y цифруемых объектов автоматически записываются и хранятся как пространственные данные.
      На  бумажной карте необходимо иметь  регистрационные точки с известными географическими координатами (узлы координатной сетки, специально обозначенные точки, дополнительно помеченные точки). Они необходимы для привязки цифруемых объектов к географическому пространству слоя. При необходимости нужно установить вид и параметры картографической проекции слоя. Точки с известными географическими координатами необходимо ввести в компьютер в соответствующем окне ГИС – зарегистрировать их. После регистрации точек по их географическим координатам будет установлена соответствующая картографическая проекция и все цифруемые объекты будут размещаться в установленном географическом пространстве.
      Если  цифруется карта с известной  картографической проекцией, то результирующая карта также будет иметь свойства этой проекции. Можно цифровать объекты бумажной карты в координатах дигитайзера (дюймах, метрах); в этом случае они не впишутся в картографическое пространство слоя, определенное картографической проекцией.
      2. Преобразование растрового описания графики в векторное (векторизация графических объектов сканерных снимков). Графическую информацию, изображенную на бумаге, сканируют и записывают в растровом изображении определенного вида. Вид его должен быть согласован с соответствующими параметрами векторизатора. Полистные растровые изображения «сшиваются» в одном из редакторов. Далее используется векторизатор того или иного типа – как один из блоков ГИС, или как самостоятельный программный пакет (Easy Trace).
      Основным  рабочим инструментом трассировки (прослеживания) является ручной, полуавтоматический или автоматический трассировщик сплошных и пунктирных линий, сложных ломаных линий (линий геологических, геофизических профилей, транспортных маршрутов и так далее), полилиний, состоящих из ортогональных полилиний; точечных линий; залитых областей (пятен); объектов, отображаемых на картах совокупностью штриховых линий (солончаки, болота) и других объектов.
      Для размещения векторизованного описания объектов в необходимой картографической проекции можно импортировать в проект векторизатора слои цифровой топоосновы (координатную сетку, точки с известными координатами). Одноименные элементы растра совмещаются с элементами векторного описания и растр таким образом размещается в картографической системе.
      Для ориентировки векторизуемого участка  в картографической системе можно воспользоваться специальными функциями графического пакета или ГИС-системы.
      3. Конвертация форматов графических продуктов. Если для создания графических объектов на ЭВМ используются существующие электронные карты, часто требуется процедура конвертации форматов или видов представления графики. Векторные карты можно представить в ином векторном или в растровом форматах; форматы одних графических редакторов можно представить в форматах других редакторов. Программы – конверторы находятся в составе графических пакетов или являются самостоятельными программами.
        Системы координат и картографические проекции
      Система координат определяется, как правило, картографической проекцией, параметрами сфероида (эллипсоида), датумом, одной или несколькими стандартными параллелями, стандартным меридианом.
      Картографические  проекции объединяются в несколько  крупных групп, указанных на рисунке 3. 


Рисунок 3 – Картографические проекции 

      Азимутальные  проекции классифицируются по точкам перспективного обзора. Гномоническая проекция изображает поверхность из центра Земли; стереографическая проекция изображает ее «from pole to pole»; ортографическая проекция изображает поверхность Земли «rom an infinite point»  – рисунок 4. 


      Рисунок 4 – Азимутные проекции
        Масштабирование карт
      Векторные карты изображаются в масштабе. Масштаб  задается специальной командой. Он соответствует детальности изображения объектов. Вместе с тем, объекты карты можно представить и в масштабе обзорном, при генерализации крупномасштабных карт.
        Создание  картографических объектов
      Для создания графических объектов карты  используется обширный набор компьютерных инструментов, который содержат современные графические редакторы и системы ГИС. Это вычерчивание базовых графических примитивов: точек, линий (полилиний, дуг, сплайнов), полигонов (замкнутых линий и сплайнов) в их семантической взаимосвязи; редактирование, изменение графических примитивов: изображение их различными типами точек, линий, толщиной и цветами из наборов редактора, объединение примитивов в группы и разгруппирование, удаление всего графического объекта или его части, выполнение подписей к графическим объектам, перемещение, копирование, запись в блоки файлов и отдельные файлы, экспорт блоков и файлов.
      Особого внимания требует оформление замкнутых  объектов (полигона, замкнутого сплайна), моделирующих угольные бассейны, административные единицы, географические регионы. Их замкнутость должна быть строго соблюдена; только в этом случае они будут представлять собой площадь, которую можно заливать, покрывать штриховкой, измерять ее количественные параметры.
      В производственных условиях технология создания цифровой картографической продукции (цифровых топографических карт – ЦТП) определяет в качестве исходных материалов использовать издательские или составительские оригиналы карт. По этим материалам по технологии АРМ РАСТР создаются цифровые топографические карты в обменном формате Роскартографии. Далее цифровые карты конвертируются в ArcView GIS. Выполняется автоматизированный контроль на дублирование, «висячие» узлы, пересечение и близость объектов разных тем с формированием и отработкой протокола ошибок. При необходимости выполняется конвертирование в ArcInfo.
      Технология  создания цифровой картографической продукции по исходным картографическим материалам крупного масштаба 1:500 – 1:10 000. В качестве исходных материалов здесь используются планшеты на жесткой основе. Выполняется сканирование исходного материала, а затем векторизация в ArcView
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.