Авторизация

Логин:
Пароль:
Восстановить пароль
Регистрация
  • Форум
  • Блоги
  • Контакты
  • Новости
  • Продукты
  • Отрасли
  • Обучение
  • Поддержка
  • События
  • О компании
  • 2 (17) | 2001 Оперативные данные для поддержки принятия решений и их обработка

    Владимир Андрианов, старший эксперт, DATA+

    Хотя первые компьютеры создавались для проведения сложных математических расчетов, довольно скоро стало ясно, что главное достоинство компьютеров – способность хранить и анализировать большие объемы информации. Любое решение, краткосрочное или долговременное, опирается на анализ имеющейся информации. И, поскольку мы не можем существовать вне пространства, анализ пространственной информации является необходимым элементом в поиске оптимальных решений.

    Современные персональные компьютеры вполне в состоянии обрабатывать географические (пространственные) данные, а геоинформационные системы за три десятка лет своего существования перешли из разряда научной экзотики в категорию рутинных операций многих компаний и организаций. ГИС теперь изучаются даже в школах.

    Казалось бы, раз эта технология прошла столь долгий путь развития, все проблемы в этой области уже должны быть так или иначе решены. В том, что касается способов обработки и представления пространственной информации, сегодня ГИС могут удовлетворить самого взыскательного или неординарного пользователя. Но вот в том, что касается исходных данных, ситуация явно обострилась. Имеющиеся данные быстро устаревают. Кроме того, теперь пользователям часто требуется специфическая информация, которой просто нет в доступных источниках. Наконец, растет разнообразие бизнеса, и, соответственно, принимаемых решений, причем отводимое на подготовку решений время постоянно сокращается.

    В этих условиях требуется нечто качественно новое, и в промышленно развитых странах выходом из этой ситуации стало массовое применение технологий, прежде доступных только военным и спецслужбам. Речь идет о дистанционном зондировании (ДЗ) и спутниковой навигации. И если с навигацией все, в принципе, довольно просто (купил приемник GPS – и измеряй себе координаты), то с космическими и аэроснимками ситуация посложнее – и данные весьма разнообразны по своим свойствам, и источников с каждым днем все больше, и возможности обработки изображений становятся все шире.

    Преимущества ДДЗ

    Важнейшими качествами данных, используемых в процессе принятия решения, являются их актуальность, полнота и объективность. ДДЗ обладают всеми этими качествами. Если попадающая на карту информация неизбежно проходит фильтр картосоставления, то ДДЗ содержат всю информацию о местности в пределах их разрешения и охвата. Если карты показывают лишь дискретные объекты, выбранные составителем и представленные условными знаками, то ДДЗ содержат непрерывное поле информации по всему охвату и все индивидуальные черты каждого объекта.

    Дистанционное зондирование позволяет получать наиболее свежую информацию, что особенно важно для проведения ситуационного анализа в целях выработки оптимального решения. Эти данные служат основой для создания актуальных топографических и тематических карт, и, в действительности, являются первичным источником всей современной картографической информации. Более того, современные технологии дистанционного зондирования и компьютерной обработки ДДЗ существенно превосходят возможности традиционных бумажных карт - как в отношении содержания, так и в отношении разнообразия методов визуализации. По оценкам экспертов, в ближайшем будущем ДДЗ станут основным источником информации для ГИС, в то время как традиционные карты будут использоваться только на начальном этапе в качестве источника статичной информации (рельеф, гидрография, основные дороги, населенные пункты, административное деление). Можно также добавить, что практически весь компьютерный географический анализ выполняется с представлением данных в растровой форме, которая свойственна ДДЗ.

    ПО для обработки ДДЗ

    Корректное использование ДДЗ не может быть оторвано от специальных средств для их обработки. Для обработки ДДЗ DATA+ предлагает программный комплекс ERDAS IMAGINE, созданный компанией ERDAS Inc. – мировым лидером в этой области. Эта система позволяет выполнять всевозможную коррекцию снимков, их очистку и анализ. Мощные средства классификации позволяют проводить дешифрирование изображений. А встроенные средства экспертных систем позволяют формировать базы знаний для проведения комплексного дешифрирования изображений, что позволяет существенно повысить эффективность обработки изображений.

    С точки зрения использования в составе систем поддержки принятия решений (СППР), важна не только развитая функциональность ПО, но и его "промышленная" направленность, которой присущи:

    • высокая степень автоматизации операций (использование мастеров и предугадывание действий оператора по мере ввода данных);
    • высокая производительность (и при анализе, и при визуализации) и способность эффективно обрабатывать большие объемы информации;
    • возможности пакетной обработки данных и выполнения технологических операций без участия оператора;
    • создание и использование шаблонов и блок-схем для выполнения типовых или сложных операций.

    Система ERDAS IMAGINE обладает всеми этими чертами, также как и возможностью установки на различные аппаратные платформы, включая персональные компьютеры под управлением Windows и рабочие станции под управлением UNIX.

    Модульный принцип построения системы позволяет формировать оптимальную конфигурацию для каждой задачи. Базовые комплекты ERDAS IMAGINE обеспечивают функциональность, необходимую практически всем пользователям. Сюда входят, прежде всего, средства геометрической коррекции и географической привязки снимков, средства тематического дешифрирования и пространственного анализа, инструменты подготовки бумажных карт. Дополнительные модули позволяют эффективно решать более специализированные задачи. Среди таких модулей можно отметить VirtualGIS, OrthoBASE, Stereo Analyst, Subpixel Classifier, Radar Mapping Suite.

    VirtualGIS (Виртуальная ГИС) - это мощный инструмент трехмерной визуализации географических данных. Он позволяет с максимальной реалистичностью визуализировать данные географических карт и аэрокосмических снимков, а также дополнять их ситуационной графикой. Наряду с графикой, на виртуальной сцене могут присутствовать и трехмерные модели объектов любой сложности. Высокая графическая производительность позволяет не только обозревать местность с различных ракурсов, но и выполнять виртуальные пролеты и проезды по ней с записью видеороликов. Эти возможности наиболее активно используются военными, но они не менее актуальны для визуализации и анализа чрезвычайных ситуаций. С этой точки зрения оказываются просто неоценимыми новые функции моделирования водных "объектов", которые позволяют интерактивно моделировать наводнения, прорывы дамб с отображением зон и объемов затопления, выдачей численных характеристик ситуации. Важной характеристикой VirtualGIS, отличающей ее от таких пакетов трехмерной визуализации, как 3D Studio и подобных, является ее "географичность". То есть, используются реальные цифровые карты и ДДЗ, все данные имеют географическую привязку, все запросы выполняются в истинных географических координатах. Работа VirtualGIS автоматически синхронизируется с отображением ситуации на традиционной двухмерной карте, визуализация сцены может учитывать положение солнца на заданный день и час, а также метеорологические условия. Уникальные возможности VirtualGIS широко применяются военными организациями по всему миру, они также находят все большее признание у градостроителей, экологов, проектировщиков транспортных систем, и даже у турфирм, предлагающих клиентам виртуальные путешествия по предлагаемым маршрутам. Таким образом, VirtualGIS является, возможно, самым эффективным средством визуализации информации в СППР.

    Всякое трехмерное моделирование основывается на качественных цифровых моделях рельефа (ЦМР). Кроме того, ЦМР позволяют существенно повысить точность многих операций обработки ДДЗ (геометрическая коррекция, коррекция освещенности и др.), и они просто необходимы для получения корректных численных величин (уклоны, объемы, зоны видимости и т.д.) в случае анализа местности с выраженным рельефом. ЦМР могут быть получены в результате оцифровки топографических карт и обработки данных космической и аэросъемки. Для всех этих вариантов в ERDAS IMAGINE имеются соответствующие фотограмметрические инструменты. Создание цифровых ортофотопланов по данным блочной аэросъемки выполняется модулем OrthoBASE. Дешифрирование стереопар в стереорежиме выполняется в модуле Stereo Analyst.

    Для экологических, геологических, ресурсных, изыскательских, проектировочных и многих других работ используются тематические карты. ERDAS IMAGINE содержит средства для построения таких карт по данным дистанционного зондирования – инструменты тематического дешифрирования изображений (классификации). Возможности автоматической классификации важны также и для анализа чрезвычайных ситуаций, когда требуется быстрая численная оценка масштаба бедствия и величины ущерба с целью принятия оптимальных решений по контролю за ситуацией. В составе ERDAS IMAGINE имеются и средства для простейшей автономной классификации, и продвинутые инструменты создания эталонов и классификации по эталонам, а также модуль Expert Classifier (классификация по методам экспертных систем). Имеются также алгоритмы построения индексов состояния растительности, содержания минералов, влаги и т.д. Большой интерес для экологии, лесоводства, сельского хозяйства представляет модуль Subpixel Classifier (разделение смешанных пикселов). Он позволяет не просто отнести участки земли к тому или иному классу (лес, обнаженная почва, водные поверхности, урбанизированные территории и т.д.), но и определить процентное содержание каждого класса на участках их смешения. Встроенные алгоритмы позволяют определять процентное содержание различных видов растений, а также степень созревания сельскохозяйственных культур. Тема классификации достаточно обширна, здесь упомянуты лишь наиболее крупные блоки системы.

    При организации многофункциональных программно-аппаратных комплексов, каковыми часто оказываются СППР, важным моментом является возможность взаимодействия изделий различных производителей. Фирмы ESRI и ERDAS давно и плодотворно сотрудничают, что заметно облегчает пользователям интеграцию разнородной пространственной информации. Здесь нужно упомянуть разработку фирмы ERDAS – модуль Image Analysis, предоставляющий пользователям ArcView GIS базовые возможности визуализации и обработки ДДЗ. Обе фирмы активно сотрудничают со многими ведущими разработчиками программных продуктов, такими как IBM, Microsoft, Oracle, LizardTech и др. Это обеспечивает тесную интеграцию программных продуктов, повышает эффективность совместного использования данных, и, в конечном итоге, упрощает создание интегрированной СППР.

    Масштабируемость

    В заключении отметим, что предлагаемое программное обеспечение, в зависимости от используемой конфигурации, широко варьирует по функциональным возможностям, производительности, простоте использования и, соответственно, стоимости. При использовании в комплексных приложениях стратегического планирования это позволяет оптимально конфигурировать автоматизированные рабочие места (АРМ) в зависимости от их назначения и круга решаемых задач. Так, например, могут создаваться относительно дешевые АРМ для визуализации и представления данных, и, в то же время, в рамках той же программной технологии, могут действовать высокофункциональные АРМ для проведения опытными экспертами сложного анализа и моделирования. Лежащая в основе общая геоинформационная технология обеспечивает свободный обмен данными между всеми АРМ, а также возможности интеграции многочисленных АРМ в единую информационно-аналитическую среду предприятия или отрасли.

    Для усиления госрегулирования и госконтроля за рациональным использованием природных ресурсов и восстановления минерально-сырьевой базы страны в Федеральных округах созданы Департаменты природных ресурсов и начато их оснащение передовыми технологиями. В рамках первого этапа программы проведены поставка ПО ESRI и ERDAS и обучение специалистов Северо-Западного и Уральского округов. В каждом из них установлено по 5 лицензий ArcInfo 8 с дополнительными модулями GRID, TIN, ArcIMS; ArcSDE; 15 пакетов ArcView GIS 3.2 с дополнительными модулями Spatial Analyst, 3D Analyst, Image Analysis; пакет разработчика ГИС приложений MapObjects 2; система ERDAS IMAGINE Professional 8.4 с модулями расширения Vector, VirtualGIS, Subpixel Classifier, Stereo Analyst, OrthoBase и Ресурс-О. Они предназначены для создания и ведения Банка картографической информации, обработки и мониторинга данных дистанционного зондирования Земли в составе Региональных банков данных.




    Версия для печати