 |
Проектирование и построение географических информационных систем
|
|
|
|
Проектирование ГИС - это довольно интересный и ответственный процесс. Он очень хорошо описан в книге Роджера Томлинсона "Думая о ГИС..." (Thinking About GIS - R. Tomlinson).
Вообще проектирование и построение ГИС занимает очень много времени и включает в себя несколько этапов:
1. Определение стратегической цели создания ГИС.
2. Обсуждение и утверждение стратегии планирования ГИС.
3. Проведение технологический семинара.
4. Создание документов, описывающих информационные продукты, получаемые от ГИС.
5. Определение охвата системы.
6. Создание структуры данных ГИС.
7. Определение логической модели данных ГИС.
8. Определение требований к системе.
9. Проведение анализа затрат и выгод, процессов перехода на новую систему и рисков.
10. Создание плана внедрения системы.
Создание геоинформационной системы отличается сложностью проектирования. Поэтому к проектированию привлекаются многочисленные коллективы исполнителей, вкладывается значительное количество материальных и денежных средств.
Несмотря на различия в назначениях и в выполняемых функциях, ГИС различных АСУ имеют ряд общих свойств и принципов построения, которые являются основополагающими в организации проектировочных работ.
Во всех создаваемых ГИС имеют место процессы получения (сбор, регистрация и прием) информации о состоянии объектов местности, передачи информации, преобразования и запоминания (хранения) информации, приема и обработки запросов на выдачу информации на средствах машинной графики, организации баз данных, их ведение и обновление. В основу проектирования системы обработки картографической информации кладутся принципы системного подхода, комплексного охвата всех выполняемых в системе работ, интеграции источников данных, их хранения и поиска, операций обработки и функций управления.
|
|
|
Существенным для проектирования ГИС является то, что в ней может быть выделена собственно система картографических данных. С учетом этих особенностей ведется анализ и синтез системы в процессе проектирования, разрабатывается ее техническое, математическое и информационное обеспечение.
Кроме того, собственно система картографических данных подразделяется на функциональные подсистемы, выполняющие определенные функции по получению, обработке, хранению и передаче картографической информации. Это свойство функциональных подсистем лежит в основе создания для различных АСУ специализированных ГИС, отражающих функциональные особенности решения задач пользователей.
Такое расчленение позволяет дифференцировать весь комплекс работ при проектировании, проводить достаточно глубокий анализ задач по каждой подсистеме, выяснить состав и объем данных, алгоритмы и процедуры обработки информации, периодичность и состав результатных картографических данных, используемых для решения пользовательских задач. Оно позволяет также лучше организовать ведение проектировочных работ, закрепляя за отдельными подсистемами проектировщиков,
математиков, картографов, специализирующихся на решении отдельных функциональных задач.
Наряду с проектами компьютерной обработки данных по отдельным функциональным подсистемам, создаются проекты информационного, математического, лингвистического и
технического обеспечения ГИС.
Проектирование информационного обеспечения
предусматривает создание и функционирование единой информационной базы данных. База данных включает всевозможную нормативно-правовую и техническую
документацию, зафиксированную на машинных носителях и представленную в виде массивов данных, а также массивы переменной информации, содержащие сведения об объектах местности. Поэтому разработка информационного обеспечения непосредственно связана с проектированием документации, технологии ее получения и заполнения, классификацией и кодированием информации, подготовкой и формированием информационных массивов, их обновлением и поддержанием в рабочем состоянии, комплектацией массивов для решения конкретных картографических и других задач для каждой из функциональных подсистем.
|
|
|
Проектирование и создание математического обеспечения ГИС включает создание и эксплуатацию всех алгоритмов и программ, используемых для обработки информационных массивов при решении пользовательских задач.
Проектирование лингвистического обеспечения ГИС заключается в выборе или разработке формализованных языковых средств и средств управления ГИС, обеспечивающих взаимодействие ее подсистем и оператора.
Оснащение геоинформационной системы техническими средствами получения, передачи, обработки и хранения данных, разработка условий нормальной их работы при решении функциональных задач ГИС является целью создания технического обеспечения, структура которого в значительной степени зависит от информационного содержания задач и оперативности их решения.
Таким образом, разработка проектов компьютерного решения функциональных задач в соответствии с проектированием и созданием систем информационного, математического, лингвистического и технического обеспечения позволяют решить проблему интегрированной обработки картографической информации.
Создание геоинформационной системы в составе АСУ имеет широкую программу работ и включает четыре основные стадии: предпроектную или системный проект, разработку технического и рабочего проекта, внедрение. Для
экспериментальных ГИС, которые создаются с целью апробирования и выработки типовых решений, дополнительно выделяется стадия анализа функционирования ГИС.
Системный проект включает работы по тщательному и всестороннему обследованию и анализу АСУ, в которой будет функционировать ГИС, для нахождения решений по ее разработке. На этой стадии определяются основные данные, необходимые для разработки ГИС, формируются требования к реализуемым в ней задачам, информационному, математическому, лингвистическому и техническому обеспечению системы. Завершением работ является составление технического задания (ТЗ) на создание ГИС.
|
|
|
Техническое задание устанавливает последовательность проектирования и внедрения ГИС. Как правило, техническим заданием предусматривается проектирование и внедрение системы поэтапно, поэтому в задании на проектирование обосновывается очередность создания системы в целом, определяется перечень подсистем и задач, предусмотренных в составе ГИС каждой из намеченных очередей. ТЗ содержит предложения заказчика и организаций-разработчиков по организации работы, перечень предварительно выбранных технических средств, намечаемый размер затрат на создание системы и укрупненный расчет экономической эффективности. К техническому заданию на проектирование прилагается также отчет о выполнении работ по обследованию, сметно-финансовый расчет и справка об обеспечении финансирования работ.
Стадия разработки технического проекта (ТП) наступает после утверждения ТЗ. На этой, основной стадии проектирования, разрабатывается общая структура ГИС с выделением подсистем, устанавливаются общие принципы функционирования, ее взаимодействие с АСУ и другими ГИС.
Технический проект, документация, составляемая на этой стадии, содержит все необходимые материалы, обосновывающие выбор проектных решений, уточняющих смету затрат на создание ГИС и выявляющие ожидаемую экономическую эффективность от ее внедрения. ТП содержит полную характеристику каждой функциональной подсистемы с указанием состава баз данных, укрупненным описанием разделения функций управления между ними в связи с применением автоматизации, схемами
информационных связей и увязкой задач. Применительно к проектированию технический проект включает описание состава функциональных подсистем, укрупненные схемы их внешних связей, описание состава документов и исходных данных, образующих эти связи и т.п.
|
|
|
По каждой пользовательской задаче дается изложение ее организационно-картографической сущности (наименование задачи, раскрывается ее назначение и использование, постановка, указывается периодичность решения, информационные связи задачи и ее место в комплексе пользовательских задач, сроки выдачи информации и т.п.), описание входной, нормативно- справочной и результатной информации. При этом дается полная характеристика и описание носителей различных видов информации по каждому носителю его кода, периодичность ориентировочных сроков поступления, количества содержащихся в нем данных, их разрядности, способа обнаружения ошибок и т.п. Особое значение придается описанию информации, хранимой в банках данных для связи с другими задачами, накапливаемой для последующих решений, а также информации по внесению изменений.
По каждой задаче в техническом проекте дается полное описание алгоритмов ее решения, включающее изложение сущности этапов расчетно-логических операций, указание на выполнение отдельных частей алгоритма в зависимости от конкретных условий, расчетные формулы, а также формулы, используемые при решении пользовательских задач. Большое значение придается контролю реализации компьютерного алгоритма, в частности, нахождению в каждом случае контрольных соотношений в виде равенств, которые позволяют в ходе решения задачи контролировать вычисления и возобновлять вычислительный процесс при его нарушении.
Технических проект включает также материалы, подготавливающие ГИС к внедрению в АСУ. Важными вопросами разработки ТП являются выбор технических средств и составление ТЗ на проект их монтажа.
Особое место занимает система математического обеспечения ГИС. Ее описание в проекте включает характеристику общего и специального математического обеспечения и их состава. Если возникает необходимость в дополнительной разработке программ, то указывается назначение и область применения новых программ, требования по увязке их с существующей системой математического обеспечения по функциям, методам реализации,
структуре массивов и т.п., а также указываются возможные варианты реализации этих программ.
По всем перечисленным мероприятиям в техническом проекте указываются ориентировочные сроки внедрения, исполнители и формы завершения работ.
После утверждения ТП начинается рабочее проектирование. На стадии рабочего проектирования ведется подготовительная работа к практической реализации основных положений технического проекта. Результаты ее оформляются в виде рабочего проекта ГИС.
|
|
|
Рабочий проект содержит, наряду с копиями актов утверждения технического проекта и возможным дополнением к нему уточненной эффективности ГИС, разработку технологий получения, обработки, хранения и передачи картографической информации, форматы обработки и передачи данных, описание схем их движения, инструкции по управлению базами данных, программы организации и ведение массивов данных на машинных носителях, рабочие программы и инструкции по компьютерному счету и управлению, описание входных данных и результатов работы программ, распределение носителей данных и периферийных устройств, перечень используемых стандартных процедур, инструкции входного и выходного контроля и т.п.
По комплексу технических средств в рабочем проекте приводится спецификация оборудования ГИС, дается его характеристика и краткое описание устройств, схема функционирования связей и размещения периферийных устройств, оборудования, перечень стандартных процедур при работе с устройствами, приводится эксплуатационная документация, чертежи строительной части проекта и монтажа комплекса технических средств.
Стадия внедрения ГИС представляет процесс перехода и адаптации АСУ и ГИС. Основными этапами внедрения отдельных задач, подсистем и всей ГИС в целом являются: подготовка АСУ и ГИС к внедрению; опытная эксплуатация задач и сдача их в эксплуатацию; сдача ГИС приемочной комиссии. При необходимости может выполняться ее сопровождение в процессе эксплуатации.
Сдача законченных работ заказчику производится в соответствии с планом работ и в объеме, предусмотренном договорными обязательствами на разработку и внедрение, в строгой увязке со сроками выполнения мероприятий по подготовке ГИС и внедрению АСУ. Внедрение осуществляется заказчиком совместно с организациями-разработчиками частями,
с совмещением по времени этапов внедрения и рабочего проектирования отдельных частей ГИС. Приемка ГИС в составе АСУ производится комиссией после сдачи в эксплуатацию всех задач, технических средств и подсистем, предусмотренных в техническом задании.
Выделение дополнительной стадии - сопровождения ГИС, на которой проводится анализ ее функционирования, диктуется необходимостью проверки в условиях эксплуатации эффективности ГИС, выработке рекомендаций по дальнейшему развитию и формированию типовых решений. При этом анализируется ход решения задач, действия персонала в условиях вновь созданной ГИС и АСУ в целом. Результаты анализа используются для оценки качества ГИС и ее эффективности, сопоставления результатов неоднократной реализации однотипных решений и представления в головные проектные организации предложений по автоматизации конкретных функций, разработки рекомендаций по дальнейшему развитию ГИС с учетом предложений, сделанных на основании проведенного анализа.
Разработка типовых решений, а также создание методики типового проектирования геоинформационных систем как автоматизированных интегрированных систем обработки данных на базе типовых проектов ГИС является в настоящее время чрезвычайно важной проблемой.
Для координации работ по созданию ГИС в составе АСУ различных уровней в каждой отрасли за последние годы созданы головные институты по системам управления, которые занимаются организацией разработки и внедрения ГИС в тесной координации с топографическими организациями.
Весь этот комплекс мер позволяет осуществить переход к типовому проектированию автоматизированных систем обработки картографической информации.
Про построение гис:
Главные принципы построения современных ГИС.
1. Хранение графических и атрибутивных данных в реляционной базе
данных.
2. Использование трехуровневой архитектуры построения ГИС: первый
уровень – база данных, второй – пользовательское приложение, третий –
специализированный «дата-сервер», отвечающий за экспорт и импорт данных.
3. Интеграция данных из различных источников в единой логической
геоинформационной среде без конвертации форматов.
4. Создание для каждого пользователя системы собственного
географического рабочего пространства (сохранение настроек и интерфейса
системы).
5. Использование гибкой системы запросов.
6. Создание открытой структуры атрибутивных баз данных,
интегрированной с современными корпоративными информационными
системами и СУБД.
7. Создание модульной структуры приложений с возможностью
расширения или усечения пользовательского функционала.
8. Наличие встроенного в систему языка программирования для
добавления специализированных функций.
9. Оптимизация ресурсов вычислительной техники для обеспечения
быстрой и комфортной работы пользователя с большими массивами
информации.
10. Создание анимационного функционала ГИС, обладающего
возможностью визуализации данных в виде диаграмм, графиков, схем,
тематических и объемных моделей.
11. Интеграция ГИС и Интернета, которая заключается в возможности
использовать данные из глобальной сети и создавать собственные интернет-
ресурсы.
12. Полная интеграция всего модельного ряда программных решений
внутри одного интерфейса.
Этапов проектирования БД для ГИС в учебнике А.В. Дубровский
|
|
|
