СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна...

29
СЪЩНОСТ, СТРУКТУРА И ПРИЛОЖЕНИЕ НА ГЕОГРАФСКИТЕ ИНФОРМАЦИОННИ СИСТЕМИ (ГИС) 1. Същност на ГИС Най-широкото определение за ГИС е: “система от технически средства, ПО и процедури, предназначени за събиране, съхраняване, преобразуване, анализ, моделиране и възпроизвеждане на пространствено- определени данни” за решаване на проблеми на планирането, управлението и науката. Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни Системи (ГИС) като "компютъризирани системи за управление на бази от данни, които осигуряват въвеждане, съхраняване, обработка, анализ и изобразяване на пространствени (локално-дефинирани) данни". Друга дефиниция на ГИС е: “Компютърно базирана система, която осигурява входа, управлението, манипулациите, анализите и изхода на пространствени и таблични данни”. Тези дефиниции се наложиха сред водещите производители на ГИС. Придържането към тях осигурява приложения чрез широк набор от продукти, които най-добре подпомагат потребителите. ГИС се създават на основа на архитектурата на отворените системи. Това дава възможност на разработчиците на интегрирани системи да се адаптират към технологии, позволяващи им да се възползуват от следващото развитие на хардуера и софтуера. ГИС не са само хардуер и софтуер. Философията на ГИС, e че тези технологии трябва да се обединят с данните, хората и приложенията, за да ги направят напълно функционални системи за обработка на географски процеси. Основните концепции за разработване и развитие на ГИС идват от географията и картографията. От географията идва необходимостта от бърз и ефективен анализ на пространствено определени данни. От картографията идват изискванията за автоматизиране на картографското производство. Днес те се развиват на базата на компютърната графика, математичното моделиране, СУБД и съвременните технически средства. ГИС не е само система за компютърна картография или компютърно проектиране (CAD) система, нито СУБД или електронна таблица: Картите са източника на данни за местността, но не всяка пространствена информация идва от карти и не всички резултати се показват само в картна форма; Разликата между ГИС и CAD е в това, че основната задача на ГИС е пространствения анализ, докато основната задача на CAD е проектирането. За

Upload: others

Post on 28-Oct-2019

34 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

СЪЩНОСТ, СТРУКТУРА И ПРИЛОЖЕНИЕ

НА ГЕОГРАФСКИТЕ ИНФОРМАЦИОННИ СИСТЕМИ (ГИС)

1. Същност на ГИС

Най-широкото определение за ГИС е:

“система от технически средства, ПО и процедури, предназначени за събиране,

съхраняване, преобразуване, анализ, моделиране и възпроизвеждане на пространствено-

определени данни” за решаване на проблеми на планирането, управлението и науката.

Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

Системи (ГИС) като "компютъризирани системи за управление на бази от данни, които

осигуряват въвеждане, съхраняване, обработка, анализ и изобразяване на пространствени

(локално-дефинирани) данни".

Друга дефиниция на ГИС е: “Компютърно базирана система, която осигурява

входа, управлението, манипулациите, анализите и изхода на пространствени и таблични

данни”.

Тези дефиниции се наложиха сред водещите производители на ГИС. Придържането

към тях осигурява приложения чрез широк набор от продукти, които най-добре подпомагат

потребителите.

ГИС се създават на основа на архитектурата на отворените системи. Това дава

възможност на разработчиците на интегрирани системи да се адаптират към технологии,

позволяващи им да се възползуват от следващото развитие на хардуера и софтуера.

ГИС не са само хардуер и софтуер. Философията на ГИС, e че тези технологии трябва

да се обединят с данните, хората и приложенията, за да ги направят напълно функционални

системи за обработка на географски процеси.

Основните концепции за разработване и развитие на ГИС идват от географията и

картографията. От географията идва необходимостта от бърз и ефективен анализ на

пространствено определени данни. От картографията идват изискванията за автоматизиране

на картографското производство. Днес те се развиват на базата на компютърната графика,

математичното моделиране, СУБД и съвременните технически средства.

ГИС не е само система за компютърна картография или компютърно проектиране

(CAD) система, нито СУБД или електронна таблица:

Картите са източника на данни за местността, но не всяка пространствена

информация идва от карти и не всички резултати се показват само в картна

форма;

Разликата между ГИС и CAD е в това, че основната задача на ГИС е

пространствения анализ, докато основната задача на CAD е проектирането. За

Page 2: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

да се извършват анализите, данните в ГИС трябва да са топологично

структурирани;

ГИС се различава от СУБД по това, че данните, които използва, са

пространствено определени;

Докато една електронна таблица има възможности да извършва

статистически анализи, анализите в ГИС са от типа пространствено

разпределение, съседство, припокриване и др.

Универсалните ГИС по същество изпълняват пет процеса или задачи:

Вход;

Обработка;

Управление;

Заявки и Анализ;

Визуализация.

А. Структура на ГИС

Включва четири подсистеми: п/ма за събиране и обработка на данни; п/ма за

съхраняване и обновяване на данните; п/ма за манипулация и анализи; п/ма за извеждане и

визуализация.

подсистема за събиране и обработка на данни от различни източници – тя

осигурява въвеждането на графичните и атрибутните данни от различни

източници, както и възможностите за редактирането им.

Източниците са: изображения-снимки, цифрови изображения, карти-

топографски, географски, специални; съществуващи данни в цифров вид-CAD,

цифров модел на релефа и др.; информационни системи и БД; статистически

данни-годишници, отчети; речници, справочници, списъци; официални

документи-закони, книги, регистри; литература-архиви, публикации и др.

Въвеждането на данните зависи от големината на района за въвеждане,

източниците и необходимата точност. Най-често използваните методи са:

въвеждане и обработка на полеви измервания, дигитализиране, сканиране,

фотограметричен вход, въвеждане на таблични данни от клавиатура, четене на

файлове в определени формати. Редактирането на данните на входа включва

възможности за: идентификация на грешки при дигитализацията;

топологическа проверка; допълване, изтриване и модифициране на атрибути;

проверка на атрибутите за обхват, абсолютна стойност и др.

Page 3: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

подсистема за съхраняване и обновяване на данните – в нея се организира

подходящ формат на данните за целите на последващото им използване и

увеличаване от потребителя. Използват се известните модели за организация

на данните: йерархичен, мрежов, релационен и обектно-ориентиран. В

момента най-често използваните ГИС са базирани на релационен модел на

данните;

подсистема за манипулация и анализи-тя изпълнява следните задачи:

идентификация на обектите от един район, търсене на място в пространството,

по определени условия; типизиране, райониране и класификация на обектите в

пространството и др.

подсистема за извеждане и визуализация-осигурява извеждането на

резултатите в графичен и табличен вид. В допълнение може да има

възможност за получаване на картографско изображение. Извеждането на

такова изображение е само по възможностите на системи с модул за

автоматизирана картография. Обектите могат да се изобразяват с техните

условни знаци и надписи.

ГИС работи със следните логически единици-път, постройка, гора и др. Данните за

тези обекти са: графични, атрибутни и др.

Графичните данни се състоят от геометрия за описание положението и големината на

обекта в пространството и графични характеристики-символи, цвят, щриховка, дебелина на

линията, запълване и др. Според геометрията обектите са точкови, линейни и площни. Тя

може да се представи чрез векторен и растерен модел.

Атрибутните данни са описателни-свойства на обектите от местността, вид

растителност, височина на постройката и др. И административни-кадастрален номер,

собственик и др.

В мултимедийните ГИС се използват и други данни-аудио, видеоизображения, данни

за времето.

Б. Програмно осигуряване

ПО на ГИС не е самата система, а средата и инструмента, с който се използва ГИС.

ПО на ГИС е изградено на базата на системи за компютърна графика, потребителски

интерфейс, ЛИМ и БД. Използват се различни хардуерни платформи и операционни

системи, съвместими с отворените системи. Форматите за обмена на данни са стандартни.

Най-мощните системи са: ARC/INFO на Environmental System Research Institut (ESRI)-

научноизследователски институт по системи за околната среда, MODULAR GIS

ENVIRONMENT на INTERGRAPH.

Page 4: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

В. Технически средства

От една страна се използват типичните конфигурации: компютър, терминал,

клавиатура, мишка, както и стандартна периферия като твърд диск, принтер, плотер,

магнитна лента и др. От друга страна на входа на ГИС могат да се използват дигитайзер,

скенер, фотограметричен апарат, геодезически инструменти. Новите ГИС се предлагат за

различни хардуерни и софтуерни платформи от микрокомпютри до големите машини.

Г. Използване на ГИС

ГИС се използват за научни изследвания, управление, стопанисване, планиране и др.

По известните области на приложение са: земеразделяне, статистика, сигурност и отбрана,

опазване на околната среда, комуникации и др. Възвръщаемостта на вложените средства е 4

години, а този тип системи изискват по-големи компютърни мощности. Данните са актуални

25 години, а максималният живот на компютърната система е 4 г.

Page 5: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

ЦИФРОВ МОДЕЛ НА МЕСТНОСТТА

Цифровият модел на местността като основни данни обединява няколко типа

информация, получена от стандартните цифрови продукти и други източници - цифров

модел на земната повърхнина, векторни данни за топографски обекти като хидрография,

растителност, транспортна мрежа,

граници, населени места, отметки. Чрез комбинирането им по различен начин се

създава среда за решаването на широк кръг задачи.

Page 6: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

ГИС предоставя мощни средства за гео-анализ на повечето здравни дисциплини. ГИС

технологията е една от най- бързо развиващите се технологии свързани със

здравеопазването. Тя помага на много професионалисти от все по-комплексната здравна

индустрия да управляват информацията си и да взимат по-добри решения.

Географските информационни системи играят важна роля за подобряване на

качеството на здравното обслужване като повишават достъпността на услугите,намират

по-ефективни методи за доставка, предоставят достъпност на данните като запазват

конфиденциалната информация на пациентите.

С ГИС може:

− Да се проследи разпространение на инфекциозни заболявания или

такива,предизвикани от околната среда. Да се изготвят, автоматично нозо -

георгафски карти за различните епидемиологични заболявания.

− Да се намери най-подходящото разположение за нови болници и клиники на

базата на търсене на определен вид медицински услуги и въз основа

демографския фактор.

− Проследяване на замърсявания на околната среда с цел да се предпазят

живеещите наблизо.

− Да се определи степента на достъпност до пациенти и времето за предоставяне на

медицински услуги. Определяне на най-кратки разстояния - път на линейки, път

на здравни служители и др.

− Да се определи и изследва зависимостта от природните фактори.

− Да се проследяват имунизации и профилактични прегледи

− Да се извършват изследвания, необходими за водене на най- добра здравна

политика

− В спешни и аварийни ситуации да се потърси най-близкия източник на

помощ и ресурс.

− Клинична и административна информация може да се разпространява във

визуален географски вид.Тези данни стават лесно и бързо достъпни чрез интернет

или интранет

− Във фармецевтичната индустрия и дистрибуция да се анализират пазарите и да се

набележат обекти на доставка, да се направят оптимални маршрути и много

други.

Page 7: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

ГИС В ДЪРЖАВНАТА И ОБЩИНСКА АДМИНИСТРАЦИЯ

С ГИС държавната и общинската администрация може да улесни извършването на

следните важни дейности:

− Пространствени статистически многослойни анализ по географски региони;

− Управление на градоустройствени планове с помощта на компютърна симулация

и визуализация;

− Кадастрална информация за различни инженерни и транспортни инфраструктури;

− Адресно и Геокодиране на субектите и обектите;

− Управление на сложни системи от ГеоБД и геореферирана информация;

− Информационна система за земята /кадастър/ , пазар на земята;

− Създаване и спазване на политика на база местоположение на обектите и

субектите;

− Експертни системи от правила, спомагаща оценката и взимането на решения на

базата на географски признак;

− Моделиране, симулация и прогнози.

Въз основа на мощни ГИС и изградената инфраструктура от данни могат да се

разграничат няколко типа приложения:

− Администрация-бизнес - приложения, обикновено свързани с икономическо

развитие, демографски фактори, тенденции на развитие, информация за малкия

и среден бизнес, касаеща обработката на земята, лицензирането и издаването на

разрешения. Това е взаимодействие на бизнеса с държавните агенции на

всички нива - местно, регионално, държавно.

− Аминистрация-граждани - приложения, осигуряващи информация за услугите,

предоставяни от държавната администрация, които улесняват връзките на

обществото с държавните агенции /напр. плащания на данъци/ и даващи

възможност за получаване на обратна връзка от чиновниците. Чрез ГИС

гражданите могат да получават информация къде е най- близкия полицейски

участък, къде е болницата или аптеката, колко е замърсен въздуха в района

където живея, кои са по-честите заболявания в нашия град в сравнение със

съседния и още много други. Може да се проучат възможностите за отдих и

забавления - близките паркове, игрища за голф, тенис кортове, басейни, даване на

указания за достигане до тях с автомобил, представяне на културни събития.

Интернет базирана система може да е в помощ при намирането и указването на

маршрута до тези събития.

Page 8: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

− Администрация-администрация - приложения, които повишават количеството,

качеството и скоростта на обмен на данни между различните нива на

държавната администрация и между различните агенции. По-добрата

комуникация помага на администрациите да използват ресурсите си по-добре,

като се избягват ненужните повторни усилия и се позволява на агенциите да

работят заедно при решаването на значимите проблеми и да реагират бързо при

извънредни събития. Насоки на приложения: използване на данните от

преброяването от всички администрации за нуждите на управлението и

планирането, адресно обработване на всички адресни данни за субектите и

обектите и интеграцията им между отделните регистри

Направления на използване на ГИС в държавната и общинска администрация са:

− Планиране, зониране, кадастър.

− Инженерна инфраструктура.

− Транспортна Инфраструктура.

− Мониторинг и управление на Околната среда.

− Икономическо развитите.

− Анализ на влиянието на строителството върху околната среда;

− Изграждане на сметища;

− Защитаване на животинските видове;

− Запазване на природните ресурсите;

− Предотвратяване на замърсяването на околната среда;

− Водене на екологична политика;

− Паркове и места за отдих.

- Кадастър

− Имотна информация;

− Получаване на схеми за имоти, свободни имоти, планиране на строителство;

− Идентифициране на имоти;

− Общ поглед върху имотен кадастър;

− Достъп до допълнителна информация свързана с даден имот и мн. др.

Page 9: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

9

СЪВРЕМЕННО СЪСТОЯНИЕ НА ГИС ЗА НУЖДИТЕ НА

ОТБРАНАТА

В страните от НАТО се внедрява технологията на ГИС. Известни са решения на базата на

INTERGRAPH, ArcInfo, MicroStation и др. В момента повечето известни решения използуват

стандартни ГИС и специализирани военни приложения за нуждите на сигурността и отбраната.

Повечето от системите ползуват цветна електронна картна подложка и векторни слоеве с елементи

от обстановка. Приложенията са интегрирани със СУБД и модели на местността. Всички те са

елемент от C3I, системи за симулиране, системи за управление на оръжията.

1. БАЗОВ МОДЕЛ И ПРИЛОЖИМОСТ НА ГИС С ВОЕННО ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ.

1.1. БАЗОВ МОДЕЛ НА ГИС С ВОЕННО НАЗНАЧЕНИЕ.

Моделът може да се представи условно чрез куб. По едната му страна (фиг.1) са нивата на

командване в една командна йерархична структура. От другата страна са подразделенията на

въоръжените сили като сухопътни, военно-въздушни, военно-морски. На третата страна са видовете

действия като настъпление, отбрана, дислокация.

Предметни слоеве

Сухопътни войски

Военно-въздушни сили

Военно-морски сили

Командни нива

Дивизия

Бригада Слой по мисии

Батальон

Настъпление

Отбрана

Дислокация

СВ

Батальон

Отбрана

Фигура 1

При сечение на куба на равнини, успоредни на страните му, т.е. по нива на командване,

различните подразделения и видовете бойни действия се получават малки кубове с точно определени

особености. Всеки един от тези малки кубове може да се подпомага от едно или няколко ГИС

приложения. Също така може да се получи, че множество от сечения се поддържат от едни и същи

Page 10: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

10

ГИС приложения. Това е обяснимо като се имат предвид специфичните условия на военната система

и е основа за новите разработки на военни ГИС.

Същественото на едно такова представяне е, че чрез такъв модел не се ограничават ГИС

приложенията само за армейски мирно- и военновременни цели и формирования, компютърно

подпомагани учения (КПУ) и военно планиране. Моделът е приложим и при изпълнение на мисии в

интерес на националната сигурност, операции различни от война и предотвратяване започването на

военни действия.

1.2. ПРИЛОЖИМОСТ НА ГИС

Терминът ГИС в широк смисъл покрива всички страни от комютъризираната работа с

географски данни - от изграждането на проста цифрова карта за изобразяване на тактическа

обстановка до извършването на сложни анализи и 3-D визуализиране с използване на големи бази от

данни.

Причините за комплексното използване на ГИС са:

- Ползват се от различните командни нива;

- Покриват се широк спектър от функции;

- Поддържат се различни тактически задачи;

- Могат да се използват за операции различни от война (ОРВ), в гражданската защита (при

кризи), в тренировки, за симулация на бойни действия и КПУ;

- Има разработени механизми за работа с големи бази от данни с географска информация;

- Поддържаните типове от географски данни отговарят на изискванията за военни

приложения (топограф ски и други знаци)

1.3. РЕШАВАНИ ЗАДАЧИ И МЯСТО НА ГИС В C4I СИСТЕМИТЕ

1.3.1. РЕШАВАНИ ЗАДАЧИ

Основните задачи за военната област могат да се формулират така:

- Да се осигури по-добра основа за вземане на решение;

- Да се съкрати времето за вземане на решение;

- Да се разшири и задълбочи когнитивния процес на щабовете.

1.3.2. МЯСТО НА ГИС В C4I СИСТЕМИТЕ

Като неделима част от C4I ГИС подпомагат щабовете и командирите. Основната архитектура

на една C4I свързана с ГИС изглежда така:

Page 11: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

11

ЗАПОВЕДИ, ОТЧЕТИ, СПРАВКИ, СЪОБЩЕНИЯ

ОФИС ПАКЕТ ГИС КОМУНИКАЦИИ

ОПЕРАЦИОННА СИСТЕМА СУБД

ТЕХНИЧЕСКА БАЗА (ПЛАТФОРМА)

От фигурата се вижда ключовото място на ГИС в системите за управление на войските.

ГИС във Въоръжените сили имат следните елементи:

- Специализиран софтуер;

- Хардуер и специализирани технически средства;

- Бази от данни със географска информация;

- Потребители в организациите способни да внедряват и използват ГИС технологията;

- Създадени типови приложения за различни специализирани анализи (видимост,

проходимост и т.н.) и оптимизации с използване на георелационния модел на данните;

- Интегриране с друга (стандартна) БД с числено-бойния състав;

- Подготовка и обмен на графични документи за ръководния състав и щабовете;

- Двумерно и тримерно визуализиране на положението, състоянието и действията на

страните на фона на електронна карта.

В информационно отношение се изпълняват пет основни процеса: вход, обработка,

управление, заявки и анализ, Визуализация.

Определящо значение при използването на ГИС за въоръжените сили има използването на

стандартни формати за съхранение за географска информация.

По отношение на технологията на работа ГИС обхваща следните дейности:

- Подготовка на БД с цветни растерни картни подложки в различни мащаби;

- Подготовка на векторни данни за местността;

- Интегриране на векторната и растерната информация в БД;

- Създаване на цифров модел на местността;

- Въвеждане на библиотека с оперативно-тактически символи;

- Създаване на типови приложения за различни видове анализи и оптимизации с използване

на георелационния модел на данните;

- Интегриране с БД за числено-бойния състав и др. БД;

Page 12: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

12

- Подготовка и обмен на графични документи за ръководния състав и щабовете;

- Двумерно и тримерно визуализиране на положението, състоянието и действията на

страните на фона на електронна карта.

2.1. РАЗРАБОТКИ НА АРМИИТЕ ОТ НАТО

2.1.1. ВОЕННИ ГЕОГРАФСКИ ИНФОРМАЦИОННИ СИСТЕМИ

Много от съществуващите компютърни графични приложения са подходящи за военни цели,

без да се налагат някакви промени и очевидно могат да бъдат използвани в техния търговски вид - до

използване на “стандартен пакет” в задачи за военно приложение. Главните преимущества на такъв

подход са намалените разходи и по-голямата надеждност, дължаща се на голямата и разнообразна

база на потребителя, която вече съществува за тези продукти.

Пример за военна ГИС. Географската област, използвана в това решение е разположена в

околностите на Хилдешайм. Системата е в състояние да изобрази стандартна карта на НАТО в

мащаб 1:50 К, 1:100 К и 1:250 К в растерна и векторна форма. Всякаква друга карта от друг район

може да бъде включена едновременно и операторът, при желание за повече детайли, може да я

разгледа в отделен прозорец. На тези карти са нанесени стандартни натовски символи, които могат

да бъдат проверявани за повече детайли, напр. състав по единици от хора и единици бойна техника,

или текущ статус. Те са точно разположени и техните координати могат да бъдат задавани или

заявявани за незабавно визуализиране. Последователността на сражението е непосредствено на

разположение и отговорностите по командването на дадена единица могат да бъдат обозначени.

Разнообразни нови особености могат да се добавят и извеждат, като например минно поле, и всички

символи и граници, маркирани на картата могат да се местят или премахват.

Цялата обработка на информацията се извършва в реално време. Главните примери са:

a Най-добър маршрут за тежък товар. Избор на пътища, които отговарят на даден

критерий за ширина, градиент и не пресичат мостове, които не отговарят на дефиниран

военен клас за товари.

b Най-бързото или най-краткото пътуване. Засветва се избрания път от точка А до точка Б.

c Разположение на пътни, чистещи или възстановяващи машини. Визуализира области с

вероятност за замръзване или натрупване на снежни преспи при лошо време, но само на

пътища избрани в подточка а).

d Избор на места подходящи за подслон. Показва иглолистни гори, в близост до

предварително избрани пътища, при които разстоянието между дърветата надхвърля три

метра, и където стволовете на дърветата не са по-малки от 14 сантиметра в диаметър.

Page 13: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

13

e Информационно обединяване. Свързване на Разузнавателна фотография с оперативна

ситуация. Идентифициране на мост посредством посочването му с курсор и извикването

на съответната фотография за визуализация.

f Избор на брод за построяване на мостове по време на сражение. Обозначава всички реки

в дадена област, които са напр. 35 м или по-малко широки и са на разстояние до 300 м от

избрани в подточка а) пътища.

Улеснение, което предлага тази система е нейната възможност да поддържа постоянен запис

на взаимовръзката между особеностите от релефа напр. топологията. Това позволява да се правят

запитвания относно взаимосвързани разположения, съседни места и зони и резултатите да бъдат

записвани. Допълненията към базата от данни автоматично създават своя собствена топология, така

че за всяка граница на зона например се знае какви елементи пресича и какви елементи

съдържа.Типични запитвания могат да бъдат:

План за въздушна отбрана. Идентифициране на въздушно поле чрез посочване, създаване

на зона с дадени размери около границите на въздушното поле, обозначаване на елементите с

височина напр. над 25 м в тази зона.

План за защита на целеви точки срещу парашутна атака. Създава зони със зададени

размери около два посочени моста и обозначава елементи, където парашутното приземяване би било

трудно.

План за прекосяване на територията. Визуализиране на годна за трафик карта на базата

на подходящи наклони, почва и водно съдържание, зададени характеристики на превозни средства

(например боен танк, тежкотоварни камиони).

Други форми на географска информация също могат да бъдат на разположение и биха могли

да предоставят жизненоважна информация за командването. Въздушни снимки и сателитни

изображения могат да се сканират, да се въведат в системата и да се обединят с вече съществуващата

в ГИС информация. Напр. образ от сателит може да се трансформира, да стане съвместим с

прецизната географска векторна информация, правейки по този начин сателитната информация

географски точна и позволяваща информационното актуализиране. Съществуват възможности за

обработка на образ, като вградени средства за осъществяване на геометрични функции за обработка,

спектрална обработка, пространствен анализ (напр. откриване на ръбове) и многоспектрална

класификация (автоматично разпознаване на обекти).

Не така очевидно в екранните изображения е третото измерение на информация - височината,

налична като обикновен матричен масив от височини по протежение на цялата площ. Матричната

информация е събрана от страните членки на НАТО в стандартна форма на продукт наречен

цифрови данни за височината на терена (DTED), част от програмата за международна цифрова

система за земни масиви (DLMS). Използвайки DTED в комбинация с растерна или векторна

информация, могат да се генерират и визуализират триизмерни модели. Информацията може да се

Page 14: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

14

представи като перспективно изображение и да се върти по желание, за да се предоставят нови

гледни точки.

2.1.2. УПРАВЛЕНИЕ НА ОБХВАТА

Американската армия от зоната на Тихия Океан на Хавайските острови работи с

INTERGRAPH [9] за да автоматизира определянето и анализирането на зони на опасност по земната

повърхност (SDZ) и обхвата на обстрел с цел да се помогне на офицерите от службата по

безопасност на обхвата да контролират областите, в които ще се проведат тренировъчните учения.

Зоните показват области, където може да се натрупват амуниции, отчитайки фактори като: грешка

при прицелване, рикошети и отклонения. Резултатите са повишена сигурност, усъвършенствано

използване на обхвата и по-добро обучение с многообхватните учебни инсталации.

2.1.3. АВТОМАТИЗАЦИЯ НА КОМАНДЕН ПУНКТ

В решението е илюстриран компонентът тактически планировчик от автоматичната система

за команден пункт Patriot (PCPAS). При изпълняването на тактически планиращи функции, свързани

със сражение въздух - земя, при които трябва да вземе участие батальон Patriot, могат да се

демонстрират най-разнообразни възможности. Те включват разполагането на радарно оборудване с

цел постигане на максимална ефективност, планиране на мрежа от комуникации между батальони,

наблюдаване на реалната текуща въздушна картина чрез връзка с армейската тактическа линия за

данни (ATDL) и подготовката на припокриващи се шаблони с военни символи. Главните примери

включват:

Изобразяване на базова карта. Тази функция визуализира произволно избрана и заредена

карта. За PCPAS базовата карта включва информация по стандартите ADRG и DLMS с различни

нива на визуализация. Достъпни са също военна координатна система и географска система.

Осигурено е преобразуването на географските координати WGS и локалната военна координатна

мрежа

Радарно секторно покриване. Това дава възможност да се извърши анализ на радарно

секторно покриване до 6 радара наведнъж. Операторът може да добавя да премества или да премахва

разположение на радар и да определя главната линия на целта, Системата отчита земните неравности

и нормалните атмосферни рефракции в своите изчисления. Тя може да избира автоматично за всеки

район подходящи 4 радарни антенни височини (коти).

Линия на зрителното поле. Това подпомага анализа за взаимонаблюдаемост и

планирането на комуникационната мрежа между батальоните. Пътят за предаване се визуализира

Page 15: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

15

едновременно в/у екрана на базовата карта и във вид на участъци от терена. Първата Fresnel зона се

използва като критерий за оценяване годността за трансмисия. Използват се цветове за определяне

на добра, лоша и невъзможна степен.

Въздушно следене. Получавайки данни от ATDL като информация за въздушно следене,

операторът може да наблюдава полетите на приятелски, противникови и неидентифицирани

въздушнодесантни машини, закодирани по цвят. Използвайки релационната база данни на ORACLE,

INFORMIX и пр. могат да бъдат избрани активни и минали визуализации и да се добавят маркиращи

следи за всеки въздухоплавателен обект.

Тактически шаблони. При повикване се предоставят стандартни военни символи за

описание на приятелски или противникови разположения на силите. Може да се манипулира със

символи с цел да се дефинират различни нива на главни квартири, единици оборудване и точки за

наблюдение Разнообразни точки и линии могат да се позиционират за критични разположения,

граници, пътища и т.н.

Районът, показан в това решение е малка част от Италия и е твърде малък, за да илюстрира

всичките възможности. Възможно е например да се зададат радари и после автоматично да се

определи експозицията на ниско летящ към тях въздушен обект по отношение на различни

маршрути.Това има едновременно офанзивни и дефанзивни приложения.

2.1.4. АНАЛИЗ НА ТЕРЕНА ЗА ХОЛАНДСКОТО МИНИСТЕРСТВО НА ОТБРАНАТА

Системата за анализ на терена (TERAS), предоставена от INTERGRAPH [9] на холандското

министерство на отбраната е проектирана за да покаже възможностите на географската

информационна система да изследва и разработва потребностите на главни военни квартири и

персонал, да разработи изискванията към ГИС и да запознае персонала от военното министерство

със цифровата географска информация. В момента тя се използва от специализиран персонал в

повечето главни квартири и учебни центрове с цел да определи бъдещите изисквания на оперативна

аналитична система за анализ на терена.

Зададени са следните функционални изисквания:

Въвеждане и извеждане на данни;

Извличане и запитване за данни;

Анализи;

Движение по територията на страната;

Линия на видимост;

Маршрутизиране и ремаршрутизиране;

Презентация;

Page 16: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

16

Обработка;

Управление на информацията.

Информацията e предоставена от холандската национална картографска агенция в

стандартизирания формат DIGEST (доразработен и постоянно поддържан от INTERGRAPH стандарт

за обмен на данни между страните членки на НАТО), обектно ориентиран векторен формат,

обозначен международно като DIGEST - A.

Поддържа три вида анализи:

Линия на видимост;

Линията на видимост се използва за анализ на информация за височина на терена.

Използвайки цифров модел на терена (DTM) е възможно да се дефинира позиция, обзорно поле,

дистанция и направление върху терена. В този случай DTM се извлича от хоризонталите на

възвишенията (интервал през 2,5 м), предоставени заедно с DIGEST. Друга базова информация

използвана в тази обстановка е военната координатна мрежа за ориентация, главните реки,

населените места, хоризонтали, наземната проводна мрежа за високо напрежение и постоянни радио

мачти. В допълнение към базовия DTM, определен като оголена версия са направени два

допълнителни модела. “Покрит” DTM с тези параметри, които взаимодействат с полето на обзор

(гори и застроени площи, насипи и ровове). Този DTM с добавката за електропроводите за високо

напрежение допуска изследване на възможно отслабване на радарни трансмисии. Линиите на

видимост и визуализираните профили отчитат неравностите на земната повърхност и атмосферните

отражения, като тези уточнения могат да бъдат пропускани или при желание запазвани.

Маршрутизиране и ремаршрутизиране;

Маршрутизирането и ремаршрутизирането се използват за планиране на движението на

военните колони по съществуваща мрежа от пътища. За това приложение се използва мрежов модел

на базата на налична картографска информация и събрана пътна информация. Тази информацията е

предоставена в DIGEST формат и включваше картографска информация от НАТО за пътища и

мостове и допълнителни местни изследвания. Потребителят на TERAS може да поиска от системата

да дефинира маршрут, да трасира и разположи мрежа от пътища на базата на пътни характеристики

(ширина, военен клас за товари и т.н.). Тези типови въпроси могат да се повторят за различни видове

превозни средства (джипове, танкове и т.н.) и при допълнително зададени условия. Типични фактори

могат да бъдат: повредените мостове, съседни зони, изисквания за ограничение на завои,

еднопосочни пътища и най-кратко време за пътуване. Цялата базова картографска информация

(напр. координатна мрежа, имена) се поддържа непрекъснато.

Придвижване през територията на страната;

Анализът за придвижване през страната се използва за планирането на придвижване на

войски върху терен, без да се използват съществуващите пътища. Базирана на предоставената

Page 17: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

17

информация под DIGEST и съществуващи CCM шаблони е направена система от обектно

ориентирана информация, съдържаща всички необходими данни, напр. хидрография, застроени

площи, растителност, естествени препятствия и информация за почвата. На базата на

характеристиките на най-голямото превозно средство във формацията (тип танк) може да бъде

направен анализ на зони за пътуване, бавно пътуване и невъзможност за пътуване върху дадения

терен. Решението може да бъде изчислено за различни превозни средства взимайки предвид техния

размер, възможност за преодоляване на наклони и изисквания за натоварване на земната покривка.

2.1.5. TRS - СИСТЕМА ЗА МАРШРУТИЗИРАНЕ НА ТАНК

Изискването е да се дефинира безопасен маршрут за боен танк, който да достигне вражеска

позиция и да стреля по нея. Предоставената информация включваше растерна карта, DTM и

информация за придвижването. Този последен параметър включваше наклони на терена,

растителност и препятствия. Комбинацията от растителност, препятствия и DTM предоставяше и

информация за видимостта.

Потребителят дефинира вражеската позиция и първоначалното разположение на атакуващия

танк. Характеристиките на танка могат да варират по отношение на височина, тегло, ширина,

възможност за максимално преодоляване на наклони и далекобойност на оръдието.

Моделът първо дефинира зоните, видими от вражеската позиция, като тези които са напълно

видими в червено, а тези които са частично видими (напр. някои препятствия или растителни

препятствия) в жълто. След като веднъж разположението на танка и неговите характеристики са

дефинирани се създават “контури по скорост” за съответната област. Те определят разстоянието,

което може да се покрие на редовни интервали от време, взимайки предвид наклони, растителност и

препятствия. Накрая се избира маршрут, който предоставя най-бързия достъп към врага, който не

позволява възможността танка да бъде видян, и при който врагът остава в обхвата на главното му

оръдие.

2.1.6. СИСТЕМА ЗА ПЛАНИРАНЕ НА ЗАДАЧИ НА БЕЗПИЛОТНО ЛЕТАТЕЛНО

УСТРОЙСТВО

Целта на системата за планиране на задачи на безпилотно летателно устройство (UAV) е да

планира и симулира полета на дистанционно управлявано въздушно устройство над вражески терен,

и по този начин да определи едновременно условията за полет и потенциалното му излагане на

вражески радар. Системата е предназначена за наземна станция, въздушна релейна станция и за

самостоятелно безпилотно летателно устройство. Разположенията на вражеските радари се

Page 18: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

18

позиционират по терена, дадени са техни обхвати и характеристики на известни радарни системи.

Теренът може да бъде представен или като цифров модел, или посредством цветни карти.

Обикновено се започва с позиционирането на вражеските радари по терена и на техния обхват

и възможността им за наблюдение. Това включва изчисления за различните възвишения над земята и

на екрана се визуализират анализите в цветове. Началната точка на UAV заедно с разположението на

контролната такава, както и подходящо наземно местоположение над което ще се позиционира

въздушната релейна станция, се избират след това. Тази последна позиция трябва да отчита

височината на полет на релейната станция и нейната пряка комуникационна видимост с наземната

станция; в случай на неадекватна комуникационна връзка тя ще бъде обозначена.

След това маршрутът на UAV и задачата се избира интерактивно на екрана. Избирайки

височината на полета над земята операторът избира маршрутни точки, които определят наземната

следа от маршрута на задачата. Ако те генерират потенциален конфликт между въздушното трасе и

терена, наземната точка няма да се възприеме. В резултат маршрутът се анализира автоматично, за

да се определи степента на излагане на UAV спрямо вражески радар. Индицира се също кога би се

изгубил контакта с въздушната релейна станция, което би предотвратило всякакви промени на

маршрута по време на полет при реална задача. След това се нанасят промени в съответните

елементи зададени от оператора, включващи разположения, характеристики на радара, височини на

полет и фази на маршрута. Най-накрая маршрутът се възприема и след това “облетява” посредством

компютърна симулация, използвайки DTM за генериране на релефен образ на терена. При реална

задача този прозорец за наблюдение ще се получава от видеокамера на борда и детайлите на

базовите летателни характеристики ще се визуализират, имитирайки авиационни циферблати от

пилотската кабина върху екрана.

2.1.7. SAGOP - ПОЛУАВТОМАТИЗИРАН ПЛАН НА ГЛАВНИТЕ ОПЕРАЦИИ ЗА

КРАЛСКИЯ ФЛОТ

Използвайки търговски хардуер и софтуер от INTERGRAPH на борда на всички командни

кораби от Кралската флота е реализирана система, чрез която да се увеличат скоростта и точността с

които могат да бъдат планирани придвижването на корабите, оперативните планове и

разузнавателната информация. Системата взаимодейства със системата за глобално позициониране

GPS и тактическата система за съюзни операции (JOTS), като предоставя автоматично локализиране

и идентифициране на командните и на другите кораби по време на операция. Тя има възможността

да интегрира сателитни образи с точни географски карти и диаграми, визуализирани на системните

екрани, като всичките стандартни проекции на карти могат да бъдат използвани или по желание

променени. По всяко време могат да се получат прецизните географски позиции на точки, разстояния

и азимути. Интерфейсът човек - машина е графичен и интуитивен и дава възможност значителни

Page 19: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

19

действия да бъдат извършвани с минимум обучение. Системата в настоящия момент е в оперативна

употреба в Адриатическо море и в Босна.

2.1.8. BASEMAN

BASEMAN е проектирана така, че да илюстрира преимуществата при управление на голям

оперативен, отбранителен елемент като летище или главна квартира, използвайки компютърната

графика за комбиниране на управляваща информация с графично представяне. Като се създава

връзка между записи от базата данни и графични елементи и като се използва възможността на

компютъра да изгражда събирането на данни, селектирането, организирането, модифицирането и

извличането им, се създава мощно средство за управление. Главната цел на системата за базово

оперативно управление е да приложи ГИС към всекидневното управление.

Главните функции на системата са:

управление на инфраструктурата;

достъп до информация;

операции и аварийни случаи;

контролиране на промените.

Първоначално насочен към илюстриране на гъвкавостта на системата, обзорът демонстрира

как растерна графика с разделителна способност от 1 mm, изобразяваща цяла Германия и светлите

размерите на единична писта за излитане и кацане могат да бъдат събрани в един единствен файл. Тя

показва също как растерна и векторна информация могат да се комбинират, за да помогнат на

планирането и анализа. Вградени са няколко съществуващи типа информационни мрежи,

включващи съществуващи набори от карти, при мащаб едновременно 1:500 и 1: 2 500, планове на

хангари и сгради и изображения, създадени да изобразяват летище, така както то се вижда от ниско

летящ обект. Базата данни предоставя информация за сгради, тротоари, гориво, вода, комуникации,

отоплителни системи, складове, високоволтови източници и въздушен транспорт. Тези нива на

информация могат да бъдат включвани и изключвани по желание или потребителят може да започне

с един параметър, визуализиран на екрана, и след това да добави един след друг останалите

параметри, за да получи по-сложна и витална картина.

Друга част от системата се занимава с илюстрирането на възможността ГИС да бъде

приложена при рутинни задачи на база военно-въздушни приложения. Моделът “Граница”

демонстрира възможните помощни средства за управление на сигурността във военни обекти. Той

включва средства за идентифициране на наземни оперативни зони и се отнася към базата данни за

информация относно огради и портали.

2.1.9. SIMNET

Симулационната мрежа, известна като SIMNET, която се използува за имитационното

моделиране на взаимодействието между различните родове войски при военните учения. SIMNET

Page 20: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

20

представлява първият опит за свързване на широк кръг симулационни съоръжения, разположени на

различни места по територията на Съединените Щати в една интегрирана мрежа на базата на

технология, известна като разпределено имитационно моделиране или симулиране в мрежов режим.

Със средствата на разпределените имитационни среди се интегрират компютърни изображения и

мрежови технологии, като резултатът е създаването на обща синтезирана среда, която в голяма

степен представлява виртуална реалност. Понастоящем, ГИС се използува за създаване на цифрови

бази от данни с характеристики на местността, снети от реален терен за целите на разпределеното

симулационно моделиране на бойните действия.

2.1.10. BIG GUN

Това приложение демонстрира ситуационно моделиране, предвижване и тримерна визуализация на

местността. Визуализацията поддържа широка област за контрол върху тримерния модел на

местността, включвайки наблюдение и контрол на прицела.

2.1.11. TAS

TAS е създадена да поддържа оценката на местността в средата на боя. Системата е

предназначена за визуализиране на местността, анализ на местността, анализ на комуникационните

линии, планиране(представяне) на най-късия път по и извън пътна мрежа.

2.1.12. TACSIM

TacSim е приложение, което съдържа, технология необходима за многократно проследяване и

разкриване в реално време на подвижни машини. Всяка машина се проследява във времето на основа

на въведена от потребителя класификация. Векторът на курса се пресмята и изобразява. Налични са

модели за определяне на разстояния, или прицелване в ефективна област.

Page 21: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

21

ГИС В БЪЛГАРСКАТА АРМИЯ

1. ПЪРВОНАЧАЛНИ РАЗРАБОТКИ

През 80-те години са реализирани първите опитни образци на електронна картна основа. Една

от тях е съвместна разработка на Център за ускорено внедряване “Прогрес” и Военния

научноизследователски институт на Генералния щаб (ВНИИ-ГЩ). При нея на базата на готова CAD

система с общо назначение се разработва картна подложка с графична информация.

2.2.2. SIGMA и VECTRA

Това са собствени разработки на ВНИИ-ГЩ от 90-те години. При тях се използва растерен

формат на електронна картна основа. Графичната информация се въвежда от сканирани военни-

топографски карти.

2.2.3. НАСТОЯЩО СЪСТОЯНИЕ

През последните няколко години се предлагат модерни развойни среди, накои от които могат

да се използват за собствени ГИС приложения.

Една от последните ГИС-разработки на ВНИИ и понастоящем Институт за перспективни

изследвания за отбраната е с използване на развойното средство MAPOBJECTS

Същността на тази ГИС с общовоенно предназначение е показана на фиг.1.

Географската база от данни (БД) включва следните слоеве:

Разграфка на картните листа

Населени места

Характерни точки

Растителна покривка

Водни площи

Реки

Пътища

Железопътен транспорт

Граници

Области

Релеф

Page 22: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

22

Фигура 1

Основната част от графичната информация се пази във векторен вид в специфични за

съответната ГИС и структури на системата за управление на база от данни (СУБД).

ГЕОГРАФСКА ИНФОРМАЦИОННА СИСТЕМА ЗА РАБОТА С ОПЕРАТИВНА

ОБСТАНОВКА.

Общо описание.

Практиката при планиране и управление на бойни действия и мироопазващи операции в

страните от НАТО показва, че съществена част от информацията, необходима за работа в щабовете

на различно ниво са геореферирани оперативни данни. Това води до разработка и приемане на

въоръжение на географски информационни системи (ГИС) с военно предназначение. Така ГИС

заемат ключово място в системите за командване, контрол, комуникации и наблюдение (C3I). От

друга страна стремежът за постигане на превъзходство в управлението изисква съкращаване във

времето на цикъла наблюдение, ориентация, решение, действие.

Реализираната ГИС за работа с оперативна обстановка е съществен елемент от системите C3I в

оперативния щаб. Тя служи за нанасяне на данни за оперативната обстановка върху електронна

картна основа. За входни данни на системата се използват организационната структура на

противниковите и собствени сили, координатите на пунктове за управление, както и данни за

Географски данни

Визуализация

Библиотекатактически графични знаци

Структури на въоръжените сили

Зони и разделителни линии

Геореферираниоперативни данни

Изменения врезултат на водени бойни действия

Тактическаобстановка

Решение - графични документи

Потребителски интерфейс

Обработващи модули

Page 23: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

23

тактическата нарезка на местността. Резултатът от работата на ИС данни за въведените обекти с

точните им координати, които да се използва за по-нататъшна обработка.

Силата на ИС е в лесния и интуитивен графичен интерфейс, предоставящ възможността на

потребителя за бърз достъп до ресурсите на системата, позволявайки му да се съсредоточи върху

възприемането и анализа на необходимата му информация. Основният екран на потребителския

интерфейс на графичната ИС, заедно с помощните прозорци са дадени на фиг.2.

Фигура 2

Принципи на изграждане

При разработката на ГИС за работа с оперативна обстановка са приложени принципите на

спираловидния подход, чрез пилотен проект.

При създаването на системата са ползвани достиженията на световния лидер в развитието на

GIS технологията - Environmental System Research Institute (ESRI), с един от най-популярните

предлаганите на пазара продукти MapObjects. MapObjects представлява библиотека от стандартни

компоненти, чрез които се създават пълноценни потребителски GIS приложения. Прилагането на

MapObjects е основано на похвата “обектно свързване и внедряване” (OLE), което позволява

Page 24: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

24

използването на различни програмна среда според предпочитанията на разработчиците на ИС. В

случая е избрана интегрираната среда за визуална разработка на приложения Delphi.

Съчетаването на средствата MapObjects и Delphi е изключително печеливша комбинация. Тя

дава следните предимства:

-гарантира качество на разработваната ИС – от една страна се използват готови компоненти

на MapObjects, а от друга се използват богатите възможности на Delphi за отстраняване на грешки

още в процеса на кодиране на алгоритмите;

-съкращаване на времето за разработка на системата, както и разхода на ресурси за въвеждане

на новата система;

-използването на стандартни компоненти позволява да се опрости интерфейса на ИС.

Схема на функционалната структура на ИС е представена на фиг.3.

Както е показано на фигурата, ИС получава данни от различни по характер източници на

информация. За да стане възможно представянето на тази информация, като единно цяло е

необходимо изграждането на междинен слой от мета-данни, който да трансформира постъпващата

информация в удобен за потребителя вид.

В случая този междинен слой се изгражда като модел на реалните обекти чрез абстрактна

спецификация на същността и поведението им. Мета-данните трябва да представят всички

характеристики на реалните обекти, като е възможно всеки потребител да ги ползва или

Потребител

Мета-данни

Цифров модел на

местността

Геосървър

Сървър АИС на РС

Организационн

и структури

ТТД на БТ

Данни по начални

и ограничителни

условия

Работна станция

Представително ниво

Физическо ниво

Фиг. 3.

Page 25: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

25

модифицира. Някои мета-данни трябва да бъдат привързани към индивидуални характеристики,

които обикновено са част от обобщените характеристики. Тези мета-данни са приложими като цяло,

докато други се прилагат само към важните компоненти на характеристиката. Такива важни

компоненти включват множества от точки при векторните формати, или множества от пиксели при

растерните.

Елементите от мета-данните обикновено се обединяват в логически свързани групи наречени

същности от мета-данни (metadata entity). Тези същности от мета-данни също така могат да съдържат

в себе си същности от мета-данни от по-ниско ниво.

Като резултат се получава неутралност на програмната част от формата на източниците на

информация.

Реализирани функционални възможности.

Така изградената ГИС за работа с оперативна обстановка дава възможност на потребителя:

-да създава на нова оперативна обстановка, запис на текущата работна обстановка, доразвитие

на вече създадена обстановка, разпечатка на принтер;

-да филтрира част от изобразяваната картографска информация като включване и изключване

на координатна мрежа, пътна и ж.п. мрежа, релеф, реки, водни площи и населени места;

-да редактира и въвежда нови населени места и някои други точкови географски обекти, като

планински върхове и морски носове и др.;

-да разполага с библиотека на тактически условни обозначения. Библиотеката е

структурирана в секции, като е предвидена е възможност потребителя да дефинира нови секции без

ограничение за елементите във всяка секция. За всеки елемент от библиотеката е предвидена

възможност за настройка на изчертаването на базова точка, както и да се редактират и добавят нови

графични изображения на тези елементи ;

-да разполага с навигационна подсистема на картната основа. Диалогово въвеждане на

километрични координати на географска точка, която да се центрира на екрана, задаване на желан

точен мащаб на изображението. Чрез система за бързо търсене може да се избере географски обект,

който да заеме центъра на екрана;

-да разполага върху картната основа на точков тактически обект във вид на условно

обозначение с пояснителен надпис. Координатите на базовата точка се следят визуално по

километрична мрежа или цифрово с точност до 1 м. Вече въведени обекти от оперативната

обстановка е възможно да се препозиционират динамично чрез влачене с мишката, или да се извика

контролния панел за този обект. От контролния панел на обекта е възможна промяната на

координатите на базовата точка чрез въвеждане на точни числови стойности, промяна на

пояснителния текст, както и промяна на разположението на пояснителния текст спрямо графичното

условно обозначение, които да имат независимо спрямо картната основа мащабиране;

Page 26: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

26

-да определя на оптическа видимост в 360о

сектор спрямо произволно зададена точка от

повърхността;

-да създава на разрез на релефа и определяне превишимостта на характерни точки.

Бъдещо развитие на ИС.

Бъдещо развитие на ИС ще бъде в следните насоки:

-преминаване към корпоративна географска БД;

-разработка на графичен редактор за моделиране на изменения в топографията;

-въвеждане на връзка към тактико-техническите данни на въоръжението и бойната техника за

елементите от бойния ред;

-изграждане на мета-база данни и потребителски интерфейс за формулиране и решаване на

различни тактически задачи;

-разработка на средства за трасиране на радиорелейни линии;

-оптимизиране разполагането на огневи средства за стрелба от закрити огневи позиции;

-маршрутизиране на скрито подхождане при стрелба от закрити огневи позиции.

3.1. ФОРМАТИ ЗА СЪХРАНЕНИЕ И ПРЕДСТАВЯНЕ НА ГЕОГРАФСКА ИНФОРМАЦИЯ

Един от основните ГИС разработчици – Enviroment System Research Institute (ESRI) предлага

няколко формата, които дефакто са се превърнали в индустриален стандарт:

Shapefiles – опростен формат, оптимизиран за масова употреба. Характеризира се с висока

скорост на графична работа и бързо изпълнение на SQL заявки. Най-разпространените развойни

средства ArcInfo, ArcView и MapObjects притежават програмен интерфейс (API) за работа с тях;

Coverages – разширен формат, който включва топологически правила в структурата на

данните. Свободно достъпни са през стандартния интерфейс на ArcInfo и с някои ограничения на

MapObjects;

Geodatabases – технически това са СУБД структури, носят особеностите на съответните

системи в които са реализирани. Те са свободно достъпни за крайните потребители през ArcInfo, а

също така и през специално разработени интерфейси.

РАСТЕРНИ ФОРМАТИ

Arc Digitized Raster Graphics (ADRG)

Band Interleaved by Line (ESRI BIL)

Band Interleaved by Pixel (ESRI BIP)

Band SeQuential (ESRI BSQ)

Windows Bitmap (BMP)

Device-Independent Bitmap Format (DIB)

Compressed ARC Digitized Raster Graphics (CADRG)

Page 27: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

27

Controlled Image Base (CIB)

Digital Terrain Elevation Model (DTED)

ER Mapper (Basic Image Format)

Graphics Interchange Format (GIF)

ERDAS Imagine

ERDAS 7.5 GIS

ESRI Grid File Format (ESRI GRID)

JPEG File Interchange Format (JFIF)

Multiresolution Seamless Image Database (MrSID)

Spatial Database Engine Raster File Format (ArcSDE Raster)

Tag Image File Format (TIFF, GeoTIFF)

ВЕКТОРНИ ФОРМАТИ

Automathed Mapping System (AMS)

Coverage

Computer Graphics metafile (CGM)

Digital Feature Analysis Data (DFAD)

Encapsulated PostScript (EPS)

Native MicroStation Drawing Format (DGN)

Dual Independent Map Encoding (DIME)

Digital Line Graph (DLG)

Drawing Exchange Format (DXF)

AutoCAD Drawing (DWG)

MapBase File (ETAK)

ESRI Geodatabase

Land Use and Land Gover Data (GIRAS)

Interactive Graphic Design Software (IGDS)

Initial Graphic Exchange Standard (IGES)

Map Information Assembly Display System (MIADS)

MOSS Export File

TIGER/Line File: Topologically Integrateg Geographic Encoding and Referencing (TIGER)

Spatial Data Transfer Standard/Topological vector Prifile (SDTS/TVP)

ArcView GIS Native Format (Shapefile)

Vector Product Format (VPF)

КАТАЛОГ ЗА КОДИРАНЕ НА ОБЕКТИ И АТРИБУТИ (FACC)

Page 28: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

28

Във FACC всеки обект се идентифицира чрез уникален петсимволен код. Първият символ

отговаря на класа на обекта и може да приема буквена стойност от А до Z. Понастоящем

съществуват десет главни класа обекти:

Промишлени, стопански и културни обекти;

Хидрография;

Релеф;

Физикогеографски обекти;

Растителна покривка;

Граници;

Въздухоплавателна информация;

Кадастрална информация;

Набор данни за специфични обекти;

Общи.

Всеки главен клас се разделя на подкатегории, идентифицирани чрез втория символ от

петсимволния код, който е буква от А до Z. Последните три символа (от 3-ти до 5-ти) са цифрови

стойности от 000 до 999, които позволяват еднозначно идентифициране на обекта във всеки клас.

(Една поредица от числови стойности е заделена за специални цели, които не са свързани с FACC.)

По такъв начин всички обекти се идентифицират чрез петте буквеноцифрови символа.

3.2. КЛАСИФИЦИРАНЕ НА ИЗПОЛЗВАНИТЕ ГИС СЛОЕВЕ

- РАЗГРАФКА НА КАРТНИТЕ ЛИСТИ

- НАСЕЛЕНИ МЕСТА

- ХАРАКТЕРНИ ТОЧКИ

- РАСТИТЕЛНА ПОКРИВКА

- ВОДНИ ПЛОЩИ

- РЕКИ

- ПЪТИЩА

- ЖЕЛЕЗОПЪТЕН ТРАНСПОРТ

- ГРАНИЦИ

- ОБЛАСТИ

- РЕЛЕФ

3.3. ПРЕДСТАВЯНЕ И СЪХРАНЕНИЕ НА ОПЕРАТИВНИ ДАННИ

Page 29: СЪЩНОСТ СТРУКТУРА И ... - e-dnrs.org · Националната научна фондация на САЩ дефинира Географските Информационни

29

Работната географска база от данни се формира по заявка като подмножество на основната. В

нея е отделен определен участък от земната повърхност, съответстващ на един или няколко картни

листа с определен мащаб.. За нуждите на компютърно подпомагани учения (КПУ), или в

съответствие с реалността се въвеждат изменения, засягащи обикновено слоевете водни площи,,

мостове и тунели, При необходимост се въвеждат нови слоеве: зони на радиационно заразяване, зони

на химическо заразяване, климатични условия.

Процесът визуализация осигурява филтриране на картографската информация. Потребителят

настройва изображението според изискванията си чрез включване/изключване на слоеве, промяна на

екранния мащаб и центриране. В зависимост от наличните обработващи модули са възможни

специални анализи като: определяне на дължини, разстояния, площи, наклони,, видимост, тримерно

представяне на релефа.

Военно-значимата страна на описваната система основно се представя чрез структурите на

противостоящите военни сили. За онагледяване се използват означения от специализирана

библиотека тактически графични знаци. Използват се точкови, линейни и площни категории знаци.

Точковите графични знаци се представят чрез символи от специални шрифтове. Линейните и

площни означения се продуцират чрез групи опорни точки и метод за изглаждане на кривата.

Предвидена е цветова кодировка и поставяне на пояснителен текст към графичните знаци, според

възприетата методика за оформяне на графични документи.

Бойните действия се представят чрез тактическо зониране, разделителни и предни линии.

Привързването на елементите от бойния ред с техните същностни характеристики към конкретни

географски координати образува съвкупността от геореферирани оперативни данни. Този процес е

критичен за работата на системата, трудоемък е и съществува повишена вероятност от грешки на

оператора. С цел облекчаването му е предвиден специализиран потребителски интерфейс , както и

ползване на цифрови данни от други източници.

Подобен подход се прилага в страните, членки на НАТО.

Тактическата обстановка е напълно изяснена след нанасяне на геореферираните оперативни

данни върху географска основа. Разглежданата ГИС е подготвена за решаване на тактически задачи

според възможностите на вградените обработващи модули.

При разработването на материала са използвани части от лекцията на н.с. инж. д-р А. Колев