ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ИНФОРМАТИЗАЦИЯ КОМПОНЕНТОВ ОБЩЕСТВЕННО-ГЕОГРАФИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ЛЬВОВСКОЙ ОБЛАСТИ Сергеева Н.П.

Львовский национальный университет имени Ивана Франко


Номер: 4-2
Год: 2015
Страницы: 13-22
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

географическая информационная система (ГИС), пространственная информатизация, геоинформационная картографическая модель, программная среда ГИС, geographic information system (GIS), spatial informatisation, geoinformational cartographic model, the GIS software environment

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье исследуются возможности пространственной информатизации компонентов общественно-географического комплекса средствами современных геоинформационных пакетов. Каждый вид такой информатизации рассматривается на конкретном примере. Результаты исследований, представленных в статье, могут использоваться при построении геоинформационных моделей разного масштаба и тематического направления.

Текст научной статьи

Характерной особенностью современного развития человечества является переход к информационному обществу, ведущим признаком которого является информатизация, что способствует ускорению обработки больших объемов информации, повышению производительности труда, возможности моделирования и прогнозирования социально-экономических процессов, оптимизации процессов принятия управленческий решений и тому подобное. Информатизация в сфере географии представлена ​​геоинформационным картографированием, созданием географических информационных систем (ГИС) отдельных регионов, геоинформационным анализом. Применение геоинформационных систем, в отличие от цифрового картографирования, позволяет не только построить картографическое изображение с помощью компьютерных технологий, а и перейти к более широкому пониманию карты: рассматривать ее не как конечный продукт, а как модель для дальнейшего анализа исследуемой территории. Важнейшей составной частью ГИС является информационное обеспечение. Оно представлено базами данных ГИС, которые включают такие подблоки как атрибутивный и пространственный. В соответствии с ними, можно выделить два вида информатизации: атрибутивную и пространственную (картографическую). Пространственную информатизацию можно рассматривать в контексте трех элементарных графических объектов: точечных, линейных, полигональных. В этой статье рассмотрим подробнее пространственную информатизацию. Она характеризует позиционные свойства объектов, их географическое расположение. Именно к картографическим данным привязываются атрибутивные данные. Различают два способа представления картографических данных - растровое и векторное представления. В первом случае пространственная информация подается в виде изображения, в котором характерные особенности элементов изображаемой территории соотносятся с ячейками растра. В векторном представлении данных пространственные объекты изображаются в виде элементарных графических объектов (точек, линий, полигонов) с указанием их координат в пространстве. Растровый способ представления данных обычно применяется для картографирования явлений, которые покрывают определенную территорию в виде ареалов. В общественной географии такое представление данных можно применить, например, для картографирования административно-территориального деления. Поскольку общественно-географические исследования часто основываются на использовании большого объема данных, которые привязаны к определенным единицам административно-территориального деления, считаем, что при построении новых общественно-географических карт следует применять векторное представление данных. Если же для проведения исследований необходимо применить уже существующие карты, то их можно представить как в растровом, так и в векторном представлении, в зависимости от выбранных исследователем дальнейших методов геоинформационного анализа карт. В процессе нашего исследования мы рассмотрим информатизацию главных компонент общественно-географического комплекса на основе создания новых баз данных и картографических произведений, поэтому за основу возьмем именно способы векторного представления данных. При таком представлении данных карта состоит из совокупности слоев однотипных пространственных объектов. Согласно трем видам элементарных графических объектов, существует три типа слоев: точечный, линейный и полигональный. Рассмотрим методику построения слоя точечных объектов на примере картографирования городских поселений Львовской области. Для этого мы построили реляционную базу данных, которая состоит из одной таблицы «Городские поселения Львовской области» (рис. 1). Таблица содержит географические координаты городских поселений, а также атрибутивные данные. Все атрибуты относятся к определенному объекту (в данном случае - к городским поселениям) и содержат информацию о свойствах объекта в виде конкретных значений, причем список атрибутов является общим для всех объектов одного и того же типа. В результате привязки данной таблицы к карте-основе Львовской области, получим картографическую модель городских поселений Львовской области (рис. 2). Рис. 1. Фрагмент таблицы реляционной базы данных «Городские поселения Львовской области» Рис. 2. Городские поселения Львовской области (модель выполнена в программной среде ArcGIS) Поскольку общественно-географические исследования часто основываются на проведении анализа большого количества статистического материала, часто возникает необходимость выбора именно той информации, которая необходима для конкретного исследования. Такой выбор из одного или нескольких баз геоданных осуществляется при помощи операции селекции. Операция селекция - одна из самых распространенных операций реляционной алгебры, которая заключается в выборе из записей отношения подмножества , записи которого удовлетворяют условие . При помощи операции селекции можно построить запрос к таблице атрибутивных данных ГИС. Запросы являются одним из основных инструментов любого ГИС-пакета. Пользователь с помощью запросов формулирует требования к информации, которую необходимо получить из общего массива доступных данных и подать в определенном виде. Запрос формулируется с помощью языка запросов SQL. SQL-запросом называется определенный набор операторов SQL, при помощи которых формируется выборка информации из базы данных (в данном случае - с атрибутивных таблиц ГИС). Выборка выполняется при помощи оператора SELECT, синтаксис которого следующий: SELECT <список атрибутов таблицы реляционной базы данных> FROM <список таблиц> WHERE <условие выборки> Также оператор может содержать и другие элементы: ORDER BY <список атрибутов>, GROUP BY <список атрибутов>, HAVING <условие>, UNION <выражение с оператором SELECT> [2]. Элемент WHERE позволяет фильтровать данные таблицы, а также задавать правила объединения данных в таблицах, если для построения запроса используется несколько таблиц. Поскольку в роли входных данных используется атрибутивная таблица, то к ней можно осуществлять только атрибутивные запросы, и результатом их выполнения будет атрибутивная выборка - также в виде таблицы. Рассмотрим примеры операций запросов к атрибутивной реляционной базе данных и их общественно-географический смысл на основе базы данных «Городские поселения Львовской области» с помощью «ГИС MapInfo Professional». Для корректной работы геоинформационных систем с базой данных все названия демографических показателей сокращены и представлены на английском языке. Приведем пример простого SQL-запроса. Его общественно-географический смысл заключается в том, что с его помощью выбираются городские поселения области, которые находятся в радиусе 50 км от города Броды (рис. 3): SELECT SETTLEMENT, LATITUDE, LONGITUDE FROM URBAN_SETTLEMENTS WHERE DISTANCE (LATITUDE, LONGITUDE, 50.08, 25.15, «KM») <= 50, где SETTLEMENT - названия городских поселений области, URBAN_SETTLEMENTS - название таблицы городских поселений Львовской области. Рис. 3.Отображение атрибутивного запроса и его результатов в табличной форме (запрос выполнен в программной среде MapInfo Professional) Если же атрибутивная таблица привязана к слою пространственных объектов (например, к слою ареальных объектов, который отражает административно-территориальное деление области), то при выборе записей в таблице будут выделены и объекты в слое, которые соответствуют выбранным записям (рис. 4). Рис. 4. Отображение результатов атрибутивного запроса в графической форме (запрос выполнен в программной среде MapInfo Professional) При картографической информатизации линейный объект можно представить как совокупность координат точек, которые передают форму линейного объекта. Однако такой способ представления не будет содержать информации о взаимном расположении объектов. Также, при картографировании объектов с общими границами возникает необходимость повторного описания смежных участков, что приводит к дополнительным затратам времени и неполном совпадении координат точек на смежных участках. Во избежание таких недостатков часто используются топологические векторные структуры, которые, кроме географических координат точек, содержат информацию об их взаимное расположение. Основными элементами топологических векторных структур являются сегменты (дуги) - линии, начинающиеся и заканчивающиеся узловыми точками. Под узловой точкой понимают точку пересечения трех и более линий. Таким образом, для описания линейных объектов необходимо иметь данные о координатах опорных и узловых точек, а также данные о взаимном расположении сегментов. Для информатизации линейных объектов можно применить линейно-узловую топологическую векторную структуру. Такая структура состоит из нескольких таблиц, а именно: а) таблица координат опорных и узловых точек объектов; б) таблица сегментов (дуг) объектов. Также таблицы могут содержать необходимую атрибутивную информацию об изображаемых объектах. Рассмотрим информатизацию линейных объектов на примере информатизации главных автомобильных дорог Львовской области. Прежде всего, необходимо снять координаты точек, характеризующих геометрию объекта. Для этого каждую линию сообщения необходимо разделить на отрезки, вершины которого передают характерные изгибы линий соединения (рис. 5). Географические координаты точек записывают в таблицу координат опорных точек. Далее строят необходимые таблицы (рис. 6). В качестве атрибута можно представить данные об уровне значения автомобильных дорог. Открыв данные в ГИС, и присвоив каждому уникальному значению атрибутов отдельный символ, получим карту главных автомобильных дорог Львовской области (рис. 7). Рис. 5. Фрагмент оцифровки главных автомобильных дорог Львовской области Рис. 6. Входные данные для построения геоинформационной картографической модели главных автомобильных дорог Львовской области Рис. 7. Главные автомобильные дороги Львовской области (модель выполнена в программной среде ArcGIS) Кроме линейно-узловой структуры векторных топологических данных, рассмотренной выше, часто применяют и так называемые DIME-структуры. Их особенностью является то, что, кроме данных о начальных и конечных узловых точках, даются указания на правый и левый полигоны каждого сегмента. Эти данные очень важны для информатизации ареальных (полигональных) объектов, поскольку в данной структуре содержится информация о взаимном расположении, как отдельных сегментов, так и полигонов. Рассмотрим методику построения DIME-структуры на примере информатизации административно-территориального деления Львовской области. Для этого необходимо составить таблицу опорных и узловых точек административно-территориального деления. Для этого границы каждого административного района области разделяют на последовательность линий, которые начинаются и заканчиваются узловыми точками. Далее заполняют необходимые для построения карты таблице (Таблица 1). В качестве атрибутов можно подать названия районов области (Таблица 2). Таблица 1 Фрагмент таблицы описания сегментов (границ единиц административно-территориального деления Львовской области) Номер сегмента Начальная узловая точка Конечная узловая точка Правый полигон Левый полигон 1 35 35 69 69 80 80 116 116 1 141 178 178 212 212 217 Таблица 2 Описание границ полигонов единиц административно-территориального деления Львовской области Полигон Сегменты Название единицы административно-территориального деления Площадь, км² Плотность населения, чел./км² , , , Сокальский район 1591 110,8 , , , Радеховский район 1144 42,5 , , , Жолковский район 1294 84,4 , , , Каменка-Бугский район 868 66,1 , , , Буский район 850 54,6 , , , Бродовский район 1162 51,8 , , , Яворовский район 1544 80,1 , , , Золочевский район 1097 63,8 , , , Городоцкий район 726 95,5 , , , Перемишлянский район 918 43,6 , , , Жидачевский район 996 71,4 , , , Николаевский район 697 132,1 , , , Мостиский район 845 67,9 , , , Старосамборский район 1245 62,8 , , , Турковский район 1193 42,2 , , , Стрыйский район 827 155,6 , , , Сколовский район 1471 32,2 , , , Самборский район 949 146,5 , , , Дрогобычский район 1297 108,9 , , город Львов 171 4433,5 , , , Пустомытовский район 946 119,3 В результате применения построенных таблиц в среде ГИС-пакетов, получим геоинформационную картографическую модель административно-территориального деления Львовской области (рис. 8). Рис. 8. Картографическая модель административно-территориального деления Львовской области Выводы. При помощи геоинформационных систем картографическую модель необходимой территории можно построить на основе баз данных. Это значительно упрощает процессы картографирования, поскольку для изменения карты или построения новой на основе существующей необходимо лишь внести поправки в базы данных, а изменения на картографическом изображении произойдут автоматически. Также широкий выбор встроенных в ГИС функций позволяет построить карту необходимого социально-экономического явления (при наличии карты-основы исследуемой территории) за считанные минуты: для этого нужно лишь внести необходимые данные в реляционные базы данных и выбрать необходимый способ картографического отображения.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.