4. Подсистема ввода информации в гис. Основные технические средства ввода цифровой информации.

Ввод данных - это наиболее «узкое» место, ограничивающее применение ГИС-технологий. Стоимость ввода часто составляет более 80% всех затрат. Ввод данных требует больших затрат труда, утомителен, чреват ошибками. Существует опасность, что создание базы данных может стать финалом проекта, который так и не дойдет до стадии анализа собранного материала. Очень важно найти способы снижения затрат и повышения точности. Необходимо в возможно большей степени автоматизировать этот процессе, но:

• часто автоматизированный ввод создает в дальнейшем много проблем с исправлением ошибок;

• часто возникает необходимость преобразования исходных документов (карт) с тем, чтобы их качество соответствовало строгим требованиям автоматизированного ввода.

Большие расходы побуждают многих исследователей заниматься разработкой более совершенных методов ввода - но пока что им не удались добиться существенного снижения затрат.

Одним из выходов может стать совместное использование цифровых данных. Ввод данных в ГИС включает кодирование данных о положении объектов и их атрибутов. Данные о положении кодируются в виде координат какой-либо прямоугольной координатной системы. Исходные карты могут иметь разные проекции и масштабы. Может понадобиться несколько этапов трансформации данных, чтобы привести все данные к единой системе координат. Данные об атрибутах часто хранятся в виде таблиц.

Формы ввода данных

• с клавиатуры - для непространственных атрибутов и иногда, данных о местоположении;

• с помощью ручных приборов - пользователь непосредственно оперирует с прибором, а положение последнего определяется компьютером, например, цифрование

• автоматические приборы - автоматически извлекают пространственные данные с карт и фотоснимков, например, сканирование.

5. Способы ввода графической информации в гис. Основные разновидности дигитализации.

Устройства ввода изображений:

• Видеосканер - телекамера с соответствующей диалоговой электроникой, позволяющей создать пригодный для ЭВМ набор данных, как черно-белые, так и цветные. Исключительно быстродействующие (время сканирования менее 1 сек). Создает растровый массив значении яркости (или цветов), который затем обрабатывается подобно любому другому растровому массиву. Обычно имеют погрешности в геометрических и радиометрических свойствах, в том числе пространственные. Видеосканеры сложно применять для ввода карт, поскольку возникают проблемы искажений и идентификации объектов.

• Электромеханические сканеры - в отличии от видеосканеров электромеханические системы обычно более дорогие (10000 - 100 000 долларов) и медленно действующие, но зато создают более качественные продукты. В одном из наиболее распространенных типов сканеров рисунок помещается на барабан, при вращении барабана вокруг оси головка сканера, в которой находятся источник света и фотодетектор считывает отраженный от рисунка сигнал, цифрование которого создает столбец элементов растра. В процессе сканирования головка сканера смещается вдоль оси барабана, создавая новые столбцы элементов растра. Размер участка сканирования в некоторых системах не превышает 25 мкм, а сторона сканируемого материала может достигать 1 м. Другой механизм имеет набор фотодетекторов, которые одновременно извлекают данные по нескольким строкам растра. Детектор перемещается по документу в виде полосы. После того как просканированы все столбцы, детектор смещается на следующую полосу строк.

• Аппаратные средства - положение индикатора при его движении по поверхности графического планшета определяется компьютером и переводится в координаты х,у. В качестве индикатора может использоваться перо или курсор. Обычно на курсоре есть кнопки управления, что позволяет контролировать систему, не перенося внимания с графического планшета на терминал ЭВМ. Размеры графических планшетов варьируют от 25*25 см до200х150.

Первые устройства ввода графической информации созданные приблизительно в 1965 г. представляли собой стеклянные столы с подсветкой - магнитное поле, создаваемое курсором, улавливалось с помощью механического рычага, расположенного под столом. Перемещения рычага кодировались, вычислялись соответствующие координаты, которые и отправлялись в главный процессор.

Для изображений предпочтительнее сканирование. Карты можно сканировать или цифровать. Сканирование лучше подходит для растровой модели, цифрование - для векторной.

Дигитализация - Перевод информации в цифровую форму. Более технологическое определение: Цифровая трансмиссия данных, закодированных в дискретные сигнальные импульсы.

Процедура цифрования - Карта закрепляется на графическом планшете. Для каждого листа карты оцифровываются три контрольные точки или больше. Их следует выбирать так, чтобы можно было легко найти (перекрестки главных улиц, главные вершины, точки побережья). Для этих точек должны быть известны координаты в той системе, которая будет применяться в итоговой базе данных, например, широта и долгота, плоские координаты отдельных штатов, топографическая сетка. Контрольные точки используются в системе для расчета необходимых математических преобразовании по переводу всех координат в итоговую систему. Чем бoльше контрольных точек, тем лучше. Цифровать содержание карты можно двумя различными способами: при точечном цифровании оператор указывает точки исключительно путем нажатия на кнопку. При потоковом цифровании точки фиксируются через заранее установленные интервалы времени (обычно 10 сек) или при продвижении курсора на заданное расстояние.

Достоинства и недостатки - При точечном цифровании оператор выбирает точки субъективно. Два оператора закодируют одну и ту же пинию по-разному. При потоковом цифровании образуется огромное количество точек, многие из которых могут оказаться лишними. Потоковое цифрование предъявляет больше требований к пользователю - нужно иметь некоторое представление о возможном представлении линии. В настоящее время цифрование чаше ведется в точечной форме.

Трудности цифрования карт обусловлены тем, что большинство карт создавалось отнюдь не для целей цифрования. Бумажные карты неустойчивы - каждый раз после того, как снятая карта возвращается на графический планшет, приходится заново вводить контрольные точки. Если за это время карту вытягивали или сжимали, то положение заново введенных точек будет слегка отличаться от первоначального. Карты не свободны от ошибок, которые при цифровании автоматически переносятся в базу данных ГИС. Уровень погрешности базы данных ГИС непосредственно связан с погрешностью исходных данных. Карты предназначаются для показа информации и не всегда точно фиксируют информацию о местоположении объекта. Например, если через узкий горный перевал проходят железная дорога, река и автодорога, то для того, чтобы изобразить их, приходится рисовать перевал шире, чем он есть на самом деле. Несоответствия на границах листов карты могут обусловить несоответствия в базе данных ГИС. Например, дороги или реки, не совпадающие при совмещении двух смежных листов карты. Ошибки пользователя приводят к появлению лишних отрезков, пустот или зубцов на пересечении линии