Геоинформационная система "Интеграция"

Большая трудоемкость решения задач управления в условиях крайнего де­фицита времени, отводимого на планирование операций при постоянно сокра­щающейся численности личного состава органов управления резко обостряют глобальную проблему полноты и своевременности обработки информации в ав­томатизированных системах военного назначения (АСВН). При этом большин­ство задач управления войсками и связью требуют для своего решения инфор­мацию о местности, подготовка и обработка которой в настоящее время выпол­няется традиционным способом, т.е. вручную.

Автоматизация процессов управления войсками и связью требует разработ­ки и применения специальных технологий обработки картографических данных, представленных в электронном виде.

При внедрении существующих на сегодняшний день ГИС в АСВН зачастую возникают следующие проблемы:

  • ГИС отечественного производства в силу объективных и субъективных причин пока еще отстают от мирового уровня по отдельным параметрам, что сказывается на качестве процесса управления войсками и оружием;
  • ; большинство современных ГИС зарубежного производства не могут вво­дить и обрабатывать картографическую информацию в форматах, приня­тых у нас в стране;
  • АСВН должны обеспечивать одновременную и независимую работу мно­гократно большого, по сравнению с другими приложениями, количества пользователей, что приводит к высоким затратам при установке и техни­ческом обслуживании полнофункциональных ГИС;
  • применение ГИС иностранного производства в АСВН в ряде случаев не­целесообразно исходя из обеспечения безопасности обработки информа­ции.

Примером ГИС, широко используемой в настоящее время в АСВН, является ГИС "Интеграция»  которая предназначается для решения на ПЭВМ следующих задач:

  • создания, отображения и редактирования ЦК по исходным картографи­ческим материалам любого рода с нанесением графической информации пользователем;
  • формирования района работ пользователя по заданным перечню номенк­латур и слоям объектов (до 255 номенклатурных листов в одном районе, до 255 слоев, до 65535 видов объектов, до 65535 видов характеристик объектов);
  • представления картографической информации в стандартных условных знаках и в условных знаках, определяемых пользователем с помощью ре­дактора условных знаков;
  • нанесения обстановки пользователем на ЦК, ее сохранение, отображение и редактирование;
  • выполнения элементарных расчетных операций - определения расстоя­ний, превышений, площадей, периметров, направлений, профилей;
  • ведения пользовательской базы данных в формате DBF, логически свя­занной с отображаемым районом работ;
  • хранения пользовательских данных в текстовых и графических файлах, логически связанных с объектами ЦК, создания автоматизированных сис­тем управления процессами, использующими данные о местности.

Входными данными программы являются цифровые сведения в линейном формате (SXF, Fl, F4 F20, DXF и т.д.), получаемые в результате обработки лисгов карт, схем или фотоснимков на планшетах (дигитайзерах), а также растро­вые изображения, получаемые со сканеров, в стандартных графических форма­тах {PCX, TIFF и т.д.), или преобразованные в линейный формат.

Система электронных карт содержит автономные программы преобразова­ния входных данных в соответствующий обменный формат системы. Стандарт­ным линейным форматом обмена данными является формат SXF. Для обмена растровой графической информацией используется формат PCX. Данные могут быть преобразованы и в обратном направлении - из обменного во входные фор­маты.

Полученные данные в обменном формате преобразуются во внутренний ли­нейный формат (файлы MAP, HDR, DAT, SEM) и внутренний растровый формат (файлы RST).

В результате преобразования данных во внутренний формат получают груп­пу файлов на один номенклатурный лист (схему, фотоснимок и т.п.).

ГИС "Интеграция" может взаимодействовать с прикладными задачами поль­зователя, а также обеспечивает возможность ведения пользовательской базы данных.

Ведение пользовательской базы данных обеспечивает:

  • создание произвольной структуры базы табличного типа;
  • добавление и удаление записей данных;
  • автоматическое индексирование базы по заданным ключевым полям за­писи;
  • выполнение операций просмотра, поиска и сортировки данных по слож­ным запросам, включая ссылки между разными базами данных (файла­ми);
  • конвертирование данных в /ЖР-формат и обратно;создание логической связи между записями базы данных и отображае­мыми объектами местности через собственный номер объекта, слой объ­екта и т.д.;
  • сбор статистики по объектам, формирование отчетов, справок;разделение доступа различных категорий пользователей к данным, защи­ту от просмотра, удаления и копирования.

С помощью ГИС "Интеграция" можно осуществлять:

  • ведение базы данных электронных карт;
  • редактирование (обновление) электронных карт по исходным карто­графическим материалам или по материалам аэрофотосъемки;
  • нанесение на картографический фон, специализированной пользова­тельской графической информации, являющейся отражением изменяющейся оперативной обстановки или результатом решения прикладных задач;
  • совместную визуализацию на экране дисплея векторных, матричных и растровых картографических и тематических данных в условных знаках, приня­тых для топографических, обзорно-географических, кадастровых и других ви­дов карт;
  • объединение отдельных номенклатурных листов электронных карт, а также отдельных фрагментов растрового изображения и участков матричных карт в единые районы работ;
  • оперативное обновление векторных электронных карт по растровым изображениям (материалам воздушного и космического фотографирования, а также оригиналам изменений);
  • определение количественных и качественных характеристик объектов местности путем обработки соответствующих векторных электронных карт;
  • ведение пользовательской базы данных на отображаемую местность;
  • выдачу изображения электронной карты на различные внешние устрой­ства и получение высококачественных твердых копий ЦК с нанесенной пользо­вателем обстановкой;
  • решение прикладных задач с использованием картографической и ат­рибутивной информации, содержащейся в базах данных и другие.

Над картой местности может отображаться произвольное число пользова­тельских карт. Редактирование карт может выполняться в многопользователь­ском режиме. Объекты карты могут быть логически связаны с записями внеш­них баз данных через уникальный номер объекта или семантические характери­стики.

Расчеты по карте могут выполняться в плоской прямоугольной или геодези­ческой системе координат. ГИС "Интеграция" поддерживает также систему ко­ординат 42 года, ПЗ-90 и WGS-84.

Представление электронной карты на дисплее является многослойным и может создаваться путем комбинирования растрового представления карт и фо­томатериала, векторного представления объектов местности, матричного пред­ставления различных свойств местности (матрица высот, матрица экологически опасных участков местности, матрица проходимости местности и т. д.) и поль­зовательских данных, выводимых на карту средствами интерфейса Windows.

Объем отдельной базы данных электронных карт может составлять несколь­ко терабайт (Тбайт). Обновление базы выполняется в режиме выполнения тран­закций, что обеспечивает восстановление при сбоях и откат на любое число ша­гов назад.

Для обмена цифровой картографической информацией с другими системами ГИС "Интеграция" используется формат SXF.

ГИС "Интеграция" позволяет импортировать и обрабатывать следующие ви­ды цифровой информации о местности:

  • цифровые векторные карты ,
  • растровые изображения местности (растровые карты),
  • матричные данные о местности.

Различные виды цифровой информации о местности могут обрабатываться совместно или отдельно, конвертироваться в разные форматы, преобразовы­ваться из одного вида в другой, отображаться на графических дисплеях, выво­диться на внешние печатающие устройства, редактироваться и т. д.

Основу ГИС составляет база данных электронных карт, имеющая иерархи­ческую структуру.

На нижнем уровне хранится информация об отдельных объектах карты. Объекты могут объединяться в группы, слои и листы карт.

Совокупность листов карт одного масштаба и вида составляет район работ - отдельную базу данных электронных карт.

Описание отдельного объекта состоит из метрических данных (координат на местности), семантических данных (свойств объекта), текстовых справочных данных, иллюстративных графических данных и других данных, включая уни­кальный номер объекта, через который осуществляется логическая связь с внешними реляционными базами данных.

Обновление базы данных электронных карт выполняется в режиме выпол­нения транзакций, что обеспечивает восстановление при сбоях и откат на любое число шагов назад.

Отдельные фрагменты электронной карты могут быть сохранены, как мета­файлы системы Windows, для дальнейшего использования в любых прикладных задачах в качестве иллюстративного материала.

Растровый формат электронной карты позволяет обрабатывать изображения произвольного размера и применять до 16 млн. цветов без ограничения объема файла данных.

ГИС "Интеграция" как программный комплекс имеет модульную многоза­дачную структуру. Все модули вызываются из общей управляющей оболочки.

В состав программного обеспечения ГИС "Интеграция" входят:

  • система управления электронными картами;
  • управляющая оболочка;
  • сервисные модули.

Система управления электронными картами реализована в виде динамиче­ской библиотеки {DLL). Она выполняет функции специализированной СУБД электронных карт. Система управления поддерживает высокопроизводитель­ный алгоритм индексации данных, что обеспечивает максимальную скорость поиска и отображения объектов карты на стандартных технических средствах.

Управляющая оболочка реализована в виде выполняемого файла. Она отве­чает за пользовательский интерфейс (работу оператора).

Сервисные модули (конверторы, редактор векторного изображения, модуль вывода на внешние устройства, модуль расчетов и статистического анализа, модуль взаимодействия с внешними СУБД и другие) реализованы в виде дина­мических библиотек (DLL).

Такая структура программного обеспечения позволяет пользователям разра­батывать собственные задачи путем замены управляющей оболочки графиче­ской среды на программу пользователя и вызова соответствующих функций из динамических библиотек через интерфейс прикладного программирования.

Пользовательские задачи могут решаться в системе следующими способами:

  • с применением только одного программного комплекса ГИС "Интегра­ция" для решения информационно-справочных и расчетных задач, в том числе, с использованием различных реляционных СУБД и прикладных программ Windows;
  • путем расширения функциональных возможностей ГИС за с чет разра­ботки новых компонент на основе сред программирования С и С++;
  • с применением отдельных компонент системы, реализованных в виде динамических библиотек (DLL), для расширения функциональных воз­можностей существующих прикладных систем, в том числе, основанных на различных СУБД, электронных таблицах, системах автоматизирован­ного проектирования, графических редакторах и т д.

Ядро системы реализовано в виде набора динамических библиотек, что по­зволяет встраивать в прикладные задачи функции вызова, отображения и управления электронной картой. При этом прикладные задачи могут создавать­ся с помощью различных средств: компиляторов С и С++, а также средств раз­личных СУБД.