Роль, место и возможности современных геоинформационных технологий и особенности их боевого применения в системах управления военного назначения

   Любая геоинформационная система основана на реализованной в ней модели описания и поддержки пространственных данных (модели пространственных данных ГИС). Эта модель включает следующие составляющие: описание импортируемых ГИС видов цифровой информации о местности (ЦИМ) и форм их представления; правила кодирования и цифрового описания объектов местности для каждого вида ЦИМ; средства поиска и доступа к пространственным данным, их визуализации и вывода на печать, преобразований между различными системами координат и проекциями. Первые две составляющие представляют собой нормативно-технические документы, остальные – программные компоненты, образующие ГИС-ядро геоинформационной системы. ГИС-ядро относится к общесистемному программному обеспечению наряду с программным  интерфейсом операционной системы (API), системой SQL-запросов СУБД, средствами телекоммуникаций. ГИС-ядро оформлено в виде библиотеки или набора библиотек программных модулей, реализующих, как сказано выше, объектно-ориентированный подход при организации работы с электронной картой. Функциональные возможности ГИС-ядра различных геоинформационных систем могут сильно различаться. Это может выражаться, например, в количестве поддерживаемых проекций, во времени и качестве визуализации электронной карты на экране монитора и т.д. Компьютерная программа, реализующая выполнение какой-либо функции на основе использования компонент ГИС-ядра конкретной ГИС, является ГИС-приложением этой геоинформационной системы. Совокупность средств управления (меню команд, панели инструментов, пиктограммы, кнопки, диалоговые окна и др.), используемых для взаимодействия пользователя с геоинформационной системой, образуют пользовательский интерфейс ГИС. С помощью этих средств управления пользователь выполняет определенные функции, запускает приложения, устанавливает необходимый ему режим работы (например, выбирает единицу измерения) и т.д. Функционально-ориентированные ГИС, как правило, имеют жестко настроенный пользовательский интерфейс. ГИС-приложения относятся к специальному программному обеспечению  автоматизированной системы и предназначены для решения специальных задач по предназначению этой системы (штурманские расчеты, проектирование линий связи, транспортные задачи и т.д.). От других приложений они отличаются только тем, что для их функционирования необходимо использование электронной карты или другой цифровой информации о местности и при их создании используются модули (компоненты, библиотеки) ГИС-ядра. Очень небольшое количество геоинформационных систем имеют развитую ГИС-платформу. Например, к наиболее развитым зарубежным ГИС-платформам можно отнести системы ARC/INFO, INTERGRAF. Они функционируют на различных аппаратных платформах (микрокомпьютеры, ПЭВМ, рабочие станции RISC-архитектуры),  в различных операционных системах (UNIX, WINDOWS). Имеют широкий набор инструментальных средств разработки ГИС-приложений для различных сред программирования. Наиболее известные ГИС

ArcInfo - разработка американского Института исследований систем окружающей среды (ESRI);

Arc View GIS - специализированный программный комплекс разработки ESRI;

Inter Graph - разработка фирмы InterGraph (США);

Mapinfo - разработка одноименной фирмы;

Arc CAD - разработка ESRI, представляющая собой слияние САПР и ГИС в едином программном продукте;

Geo Draw - разработка центра геоинформационных исследований Института Географии (Российская Федерация);

Win GIS - многофункциональный комплекс, разработанный австрийской фирмой PRO CIS;

ТАЛКА — Нева - разработка Военно-топографического управления Генерального штаба Вооруженных Сил Российской Федерации;

KIKS - программный комплекс интерактивной структуризации данных, разработанный НАН Беларуси;

Панорама - система, разработанная Военно-топографическим управлением Генерального штаба Вооруженных сил Российской Федерации совместно с 29 НИИ МО.

Интеграция – разработана на основе системы "Панорама в ракетно-космической корпорации "Энергия" им. С.П. Королева.

«Панорама» – это геоинформационная система, предназначенная для создания и редактирования электронных карт, решения типовых прикладных задач и разработки специализированных ГИС-приложений в среде Windows.

Система позволяет создавать векторные, растровые и матричные карты, а также оперативно обновлять различную информацию о местности и предназначенная для решения следующих задач:

создание и обновление электронных карт местности по материалам космической или аэрофотосъемки, отсканированным картматериалам, полевым измерениям, навигационным и другим данным. Около 100 режимов редактирования векторной карты;

отображение и печать карт в стандартных условных знаках, добавление новых знаков в растровом (BMP) или векторном (TrueType) виде, программирование сложных стилей, нанесение OLE – объектов;

поддержка внешних баз данных разнообразных форматов, различные способы связи объектов карт с записями баз данных, конструктор форм для работы с базами, формирование отчетов посредством Microsoft Office, геокодирование, запросы к данным;

формирование тематических карт для отображения прикладной информации из баз данных, навигационных приборов и других источников;

построение трехмерных моделей, профилирование местности, построение зон видимости, создание многослойных матриц по точечным измерениям;

выполнение измерений по карте, определение площади, длины, периметра, построение зон отсечения, ведение статистики по характеристикам объектов;

поддержка различных проекций, систем координат, многослойных карт;

импорт данных из обменных форматов – SXF, DXF/DBF, MIF/MID, Shape, S57/S52, GRD, TIFF, PCX, BMP и других;

разработка прикладных задач на C, C++, Pascal; исходные тексты системы, документация для разработчика;

поддержка многопользовательской работы в сети с одним экземпляром карт, ведение журнала транзакций;

профессиональная система контроля качества данных (топология, атрибуты, сводка листов и т. д.). Более 50 параметров контроля карт.

Система позволяет обрабатывать следующие виды цифровых картографических данных:

векторные карты;

растровые изображения местности (растровые карты);

матричные данные о местности.

Различные виды цифровых данных могут обрабатываться совместно или отдельно. Цифровые данные могут конвертироваться в разные форматы, преобразовываться из одного вида в другой, отображаться на графических дисплеях, выводиться на внешние печатающие устройства, редактироваться, трансформироваться.Как же работает ГИС? Работа ГИС заключается в перемещении и обработке информации. ГИС общего назначения обычно выполняет пять процедур (задач) с данными: ввод, манипулирование, управление, запрос и анализ, визуализацию.

Манипулирование. Часто для выполнения конкретного проекта (задачи) имеющиеся данные нужно дополнительно видоизменить в соответствии с требованиями вашей системы. Например, географическая информация может быть в разных масштабах и картографических проекциях (трофейные карты). Для совместной обработки и визуализации все данные удобнее представить в едином масштабе и одинаковой картографической проекции. ГИС-технология предоставляет способы манипулирования пространственными данными и выделения данных, нужных для конкретной задачи.

Управление. В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов. Но при увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными эффективнее применять системы управления базами данных (СУБД), специальные компьютерные средства для работы с интегрированными наборами данных (базами данных).

Запрос и анализ. При наличии ГИС и географической информации мы можем получать ответы как на простые вопросы (Что это за объекты, каковы их характеристики? На каком расстоянии друг от друга расположены эти объекты? Есть ли видимость между объектами?), так и на более сложные, требующие дополнительного анализа, запросы (Где есть места для расположения войск? Как повлияет на перемещение войск строительство новой дороги?). Запросы можно задавать как простым щелчком мышью на определенном объекте, так и посредством развитых аналитических средств. С помощью ГИС можно выявлять и задавать шаблоны для поиска, проигрывать сценарии по типу "что будет, если..". Современные ГИС имеют множество мощных инструментов для анализа, среди них наиболее значимы два: анализ близости и анализ наложения. Для проведения анализа близости объектов относительно друг друга в ГИС применяется процесс, называемый буферизацией. Он помогает ответить на вопросы типа: Сколько единиц техники находится в пределах 1000 м от этого пункта управления? Сколько орудий может иметь противник не далее 5 км от переднего края? Процесс наложения включает интеграцию данных, расположенных в разных тематических слоях. В простейшем случае это операция отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных слоев объединяются физически. Наложение, или пространственное объединение, позволяет, например, интегрировать данные о противнике, своих войсках, свойствах местности и спрогнозировать возможный характер действий. Или, применительно к народному хозяйству интегрировать данные о почвах, уклоне, растительности и землевладении со ставками земельного налога.

Визуализация. Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде карты или графика. Карта - это очень эффективный и информативный способ хранения, представления и передачи информации имеющей пространственную привязку. ГИС предоставляет новые удивительные инструменты, расширяющие и развивающие искусство и научные основы картографии. С ее помощью визуализация самих карт может быть  дополнена отчетными документами, трехмерными изображениями, графиками, таблицами, диаграммами, фотографиями и другими средствами, например, мультимедийными.

Любая ГИС хранит и использует ЦИМ во внутренней структуре этой ГИС. Эта структура определяется поддерживаемой ГИС моделью пространственных данных. Как ранее указывалось, современные ГИС обеспечивают объектно-ориентированную организацию доступа к данным. То есть доступ к данным осуществляется (по терминологии объектно-ориентированного программирования) через объекты (классы), через свойства и процедуры этих классов. Преобразование исходной цифровой информации о местности из обменных форматов во внутреннюю структуру ГИС осуществляется с помощью специальных приложений, называемых конверторами. При этом геоинформационная система  позволяет перейти от отдельных листов обменного формата к «сшитым» районам работ. В технической литературе районы работ, включающие различные виды и масштабы ЦИМ, часто называют проектами, склейками, атласами электронных карт. В сетях автоматизированных систем атласы (склейки) электронных карт помещаются на дисках общего пользования (серверах ЦИМ). Пожалуй, главным преимуществом ГИС является наиболее "естественное" (для человека) представление как собственно пространственной информации, так и любой другой информации, имеющей отношение к объектам, расположенным в пространстве (т.н. атрибутивной информации). Способы представления атрибутивной информации различны: это может быть числовое значение с датчика, таблица из базы данных (как локальной, так и удаленной) о характеристиках объекта, его фотография или реальное видеоизображение. Таким образом, ГИС могут помочь везде, где используется пространственная информация и/или информация об объектах, находящихся в определенных местах пространства. Кроме того ГИС позволяют:

Делать пространственные запросы и проводить анализ. Способность ГИС проводить поиск в базах данных и осуществлять пространственные запросы позволила существенно повысить эффективность выполнения этих задач. ГИС помогает сократить время получения ответов на запросы; выявлять территории подходящие для требуемых мероприятий; выявлять взаимосвязи между различными параметрами (например, почвами, климатом и урожайностью с/х культур); выявлять места разрывов электросетей. Можно получить список всех домов, находящих на заданном расстоянии от определенной магистрали, лесопаркового массива или места службы.

Улучшить интеграцию внутри организации. Многие применяющие ГИС организации обнаружили, что одно из основных ее преимуществ заключается в новых возможностях улучшения управления собственной организацией и ее ресурсами на основе географического объединения имеющихся данных, в возможности их совместного использования и согласованной модификации разными подразделениями. Возможность коллективного использования и постоянно наращиваемая и исправляемая разными структурными подразделениями база данных позволяют повысить эффективность работы как каждого подразделения, так и организации в целом. Так, подразделение, занимающееся инженерными коммуникациями, может четко спланировать ремонтные или профилактические работы, начиная с получения полной информации и отображение на экране компьютера соответствующих участков, например водопровода, и заканчивая автоматическим определением подразделений, на которе эти работы повлияют, и уведомления их о сроках предполагаемого отключения или перебоев с водоснабжением.

Принять более обоснованное решение. ГИС, как и другие информационные технологии, подтверждает известную поговорку о том, что лучшая информированность помогает принять лучшее решение. Однако, ГИС – это не инструмент для выдачи решений, а средство, помогающее ускорить и повысить эффективность процедуры принятия решений. Оно обеспечивает ответы на запросы и функции анализа пространственных данных, представление результатов анализа в наглядном и удобном для восприятия виде. ГИС помогает, например, в решении таких задач, как предоставление разнообразной информации по запросам органов управления, разрешение территориальных конфликтов, выбор оптимальных (с разных точек зрения и по разным критериям) мест для размещения объектов и т. д. Требуемая для принятия решений информация может быть представлена в лаконичной картографической форме с дополнительными текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами. Наличие доступной для восприятия и обобщения информации позволяет органам управления сосредоточить свои усилия на поиске решения, не тратя значительного времени на сбор и сопоставления доступных разнородных данных. Можно достаточно быстро рассмотреть несколько вариантов решения и выбрать наиболее эффективный и экономически целесообразный.