Начало развития ГИС в нашей стране относится к концу 80-х. Ценная информация, которую содержат эти проекты, в течение многих лет собиралась буквально по крупицам, «под вражескими пулями». Собиралась, но до сих пор так полностью и не собрана — велика Россия… А ведь давно уже пора обновлять то, что лежит в закромах и порой не находит должного применения. Впрочем, согласитесь: процесс сбора первичных пространственных данных — это в России процесс непрерывный, не говоря уже об их обновлении…

Для получения информации о пространственном положении объектов, как правило, используют следующие данные:

  • результаты геодезических изысканий, представленные в цифровой форме;
  • цифровые карты, планы, ортофотопланы и другие растровые геоизображения местности;
  • цифровые данные (векторные, табличные, текстовые), приобретаемые у сторонних организаций.

Средствами инструментальных ГИС или другого специализированного ПО эти данные преобразуются в соответствии со структурой хранилища данных ГИС-проекта.

В современных ГИС-проектах как правило используются распределенные системы сбора, обработки, хранения и анализа данных — при работе в таких системах утрачивает смысл понятие «расстояние». Для их создания мы считаем предпочтительным Autodesk MapGuide.

Так уж сложилось, что на заре своей туманной юности ГИС развивались по двум направлениям: от графики к таблице (MicroStation и AutoCAD Map) и, наоборот, от таблицы к графике (MapInfo и ArcView). Отсюда и нынешние трудноисправимые недостатки упомянутых систем: первые прекрасно работают с графикой, но «тяжелы» в работе с БД, а вторые легко «читают» БД, однако их функции графического редактирования оставляют желать лучшего. И всё же их общий и главный минус в другом: всем им свойственна когда-то единственно возможная, а теперь по многим причинам ущербная схема хранения ГИС-данных, при которой графика и семантика хранятся отдельно (в разных файлах). Это обстоятельство существенно снижает продуктивность ГИС-проектов, а то и делает нерентабельным их дальнейшее ведение. Сегодня усилия производителей инструментальных ГИС направлены на использование единого хранилища данных и развитие механизмов поддержки топологических отношений «на лету». В лучшем положении оказалась Autodesk Map: формат DWG способен хранить в себе как таблицу семантические данные объекта. Здесь же надо упомянуть топологичность Autodesk Map и то обстоятельство, что в новейшей из ее версий обеспечена полная поддержка работы с полигональными объектами.

Все данные в одном хранилище умеет хранить и Geomedia от компании Intergraph: созданная с «чистого листа», она не отягощена ошибками прошлого. А на российском рынке скоро появится инструментальная ГИС от компании Consistent Software (очень близкая по функциональным возможностям к Geomedia Pro). Официального имени у нее еще нет, так что будем пока называть ее ГИС CS…

Разрабатывая проект, очень важно не ошибиться при выборе СУБД для организации хранилища данных. Оптимальным решением нам представляется Oracle Spatial 1. Почему? Хотя бы потому, что в противном случае именно вашей проблемой станут все вопросы масштабирования при росте объемов данных, организации многопользовательского доступа в условиях стремительного роста числа пользователей, конфиденциальности данных, многоплатформенности. При использовании Oracle все это решается на стороне хранилища, к тому же Oracle Spatial обеспечивает пользователям открытый доступ ко всем пространственным данным вне зависимости от того, хранятся ли данные в виде объектов в СУБД или в виде набора файлов на диске. Схема хранения данных и набор функций Oracle Spatial упрощают реализацию предоставления доступа и модификацию хранимых данных, повышают эффективность выполнения запросов.

Распределенные ГИС-проекты наиболее легко и просто строить на основе СУБД Oracle и Autodesk MapGuide. Средства MapGuide дают возможность без ограничений использовать картографические проекты, содержащие чертежи, растровые изображения, таблицы, видеоклипы, анимацию, звук.

В MapGuide реализована интеграция с Oracle 8i/9i, позволяющая без предварительной конвертации использовать пространственные данные в его проектах. Стандартными средствами программирования и разработки приложений несложно расширить функциональные возможности MapGuide и добавить новые 2.

Для реализации прямого взаимодействия с данными единого хранилища, на наш взгляд, оптимальна программа Autodesk Map 6, которая предоставляет эффективные средства точного картографирования с возможностью хранения двумерных и трехмерных объектов в Oracle Spatial 3.

Конечно, стоит Oracle недешево, а на первых этапах разработки проекта требуется участие высококвалифицированных специалистов. Если затраты на воплощение этого варианта покажутся чрезмерными, существует другое решение — недорогое, сравнительно простое и способное гарантировать довольно уверенный старт на первых этапах создания проекта 4. Основано оно на использовании СУБД MS Access или SQL Server, ГИС CS и провайдеров данных, обеспечивающих прямое чтение данных из хранилищ в проекты Autodesk MapGuide. Заметим, что все результаты, полученные на первых этапах разработки, могут впоследствии либо использоваться в первозданном виде параллельно с другими распределенными источниками данных, либо импортироваться в среде ГИС CS в другие хранилища данных (например, в хранилище того же Oracle).

Для обработки исходных данных мы выбрали бы ПО от Consistent Software, а именно Spotlight или RasterDesk. В распределенной системе обработки исходных данных предпочтителен Spotlight: это выделенное приложение, тогда как RasterDesk вынужден «жить» на том же компьютере, что и Autodesk Map, «утяжеляя» рабочее место оператора. «Утяжеление», впрочем, бывает и оправданным — например, в таких случаях:

  • ГИС-данные поступают в стандартных форматах и требуют либо обработки растра и его выборочной оцифровки, либо конвертации векторных ГИС-данных, их редактирования и приведения к виду, обеспечивающему интеграцию в ГИС-проект;
  • ГИС-проект интегрирован в сквозную САПР-технологию предприятия, в которой выполняются трехмерное проектирование и построение цифровых моделей рельефа и местности, а также их анализ.

Во втором случае лучше использовать Autodesk Land Desktop, который включает в себя Autodesk Map и оснащен эффективными инструментами трехмерного проектирования. Для создания ГИС-проектов с высокими требованиями к производительности ввода больших объемов пространственных данных, а также к интерактивности взаимодействия с двумерными ГИС-данными в распределенной информационной системе рекомендуем Spotlight и ГИС CS.

В процессе векторизации неизбежно появляются малозаметные для глаза погрешности. И в Spotlight, и в RasterDesk предусмотрены инструменты обнаружения и редактирования таких погрешностей, но они не могут гарантировать абсолютную корректность обработанных данных. Необходимые средства предлагают Autodesk Map и ГИС CS, но, во-первых, процесс редактирования данных требует здесь немалого времени, а во-вторых, необходим опытный исполнитель, обладающий специальной подготовкой. Добавим к сказанному огромные объемы входящих исходных данных, высокие требования к частоте их обновления — и необходимость использования высокопроизводительных технологий, обеспечивающих их обработку и топологическую корректность, станет абсолютно ясной. Скажем, в крупных городах данные новых съемок, отражающих изменения инфраструктуры, сыплются как из рога изобилия, причем все это осложняется необходимостью координировать действия большого числа исполнителей, работающих с ГИС-данными в распределенной системе. Если же объем пространственных данных сравнительно невелик, а изменения в графическую часть проекта вносятся лишь время от времени, вам будет вполне достаточно средств Autodesk Map.

Проблему может решить серверное приложение, основа которого — набор динамических библиотек, описывающих условия взаимодействия пространственных объектов и автоматически контролирующих выполнение этих условий. Таким образом не возникает проблема поиска и исправления погрешностей обработки графических данных. К тому же при использовании Oracle Spatial не возникает необходимости проверять связи между графической и атрибутивной частями ГИС-данных — этих частей просто нет.

Для работы с геопространственными данными в СУБД Oracle существует мощная программная среда Radius Topology (разработка компании Laser-Scan Ltd. — одного из ведущих мировых поставщиков высокоэффективных технологий создания и обработки геопространственных данных), которая обеспечивает высокую скорость и качество обработки пространственных данных. Приложение может обрабатывать в сети данные сразу нескольких операторов, работающих над разными частями проекта. Radius Topology использует только «родные» функции и методы Oracle, применяемые при обслуживании данных, и может быть полезно любому приложению, которое работает с базами данных Oracle. К таким приложениям следует отнести настольные приложения GIS/CAD, интерфейсы импорта и трансляции данных в клиентскую сеть. Предоставляя пользователям высокоточные исходные данные, система позволяет им сосредоточиться на самих данных, а не на проблемах их оцифровки (см. рисунок).

Фрагменты карты при работе оператора, осуществляющего ввод графических данных в Autodesk Map
Фрагменты карты при работе оператора, осуществляющего ввод графических данных в Autodesk Map
Отредактированные «на лету» данные отображены в проекте Autodesk MapGuide
Отредактированные «на лету» данные отображены в проекте Autodesk MapGuide

Radius Topology (является серверной частью) — это приложение, которое интегрирует пространственную технологию Laser-Scan`s в стандартные базы данных Oracle. Отсюда единственное требование: использование Oracle для хранения данных. Технологию Radius Topology сможет использовать любой OGC-совместимый Web Map Server. Список сертифицированных инструментальных ГИС для работы с Radius Topology включает Autodesk Map 6, Autodesk MapGuide 6, Geomedia 4.0/5.0, MapInfo Professional 6.5, MаpInfo MapXtreme Java Edition 4.5.

А в какие суммы и для кого это все-таки выльется? Мы полагаем, что предложенный подход может заинтересовать руководителей холдингов и крупных предприятий. Задачи управления требуют комплексного подхода: если попытаться вычленить отдельную проблему и решать ее в отрыве от других, неизбежно возникнет противоречие или конфликт с другими решениями. В подобных случаях поможет грамотно выстроенная геоинформационная система: как правило такие проекты содержат огромные массивы разнородных данных, для которых характерны высокие периодичность обновления и интерактивность работы. Рекомендуемое программное обеспечение и ориентировочные цены на него приведены в таблице:

Программный модуль Стоимость ПО (у.е.) Примечание
Autodesk MapGuide Intranet Suite & Usage Unlimited Internet License 8 400 ГИС, предоставляющая любому пользователю возможность работы с векторными картами в интерактивном режиме в LAN/Intranet/Internet
Oracle Enterprise 24 400 На 25 сетевых лицензий
Oracle Spatial 6 100 На один сервер
Radius Topology 11 840 На один сервер (Windows)
23 700 На один сервер (UNIX)
ГИС CS 4 500 Без провайдеров данных в проекты MapGuide
Spotlight 1 500
Итого 56 740

Очевидно, что внедрение предлагаемой технологии лучше начать с реализации простого проекта с использованием СУБД MS Access (ориентировочная стоимость провайдера данных для MapGuide — $ 3000), а когда появится опыт и сложится полное представление о сетевых возможностях MapGuide, придет время подумать о приобретении дополнительных программных модулей…

  1. На сегодня Oracle — это единственная СУБД, поддерживающая объектно-реляционную модель данных. С точки зрения ГИС, наиболее существенна реализованная в этой модели форма хранения данных: один объект — одна запись в таблице. 
  2. Подробности — на сайте http://www.mapguide.ru 
  3. См.: http://www.csoft.ru/soft/Autodesk/autocad_map/index.htm 
  4. А. Ставицкий. «Муниципальная ГИС г. Астана шаг за шагом: от замысла до внедрения». — CADmaster, #3`2002