На протяжении нескольких тысячелетий основными инструментами для навигации были компас, карта и секстант. Достигнув в ходе развития совершенства, эти три кита, на которых покоилось судовождение , стали, тем не менее, преградой на пути технического прогресса в судовождении. Возросшие размеры и скорости судов, повышение интенсивности судоходства потребовали внедрения новых навигационных технологий, автоматизации судовождения, повышения безопасности судов - того, чего не могли обеспечить традиционные орудия судоводителя.

Для того, чтобы преодолеть тупик, требовался качественный скачок в картографии, и он произошел в конце прошедшего столетия. Новые высокопроизводительные компьютеры дали возможность переводить бумажные карты в цифровую форму, хранить их, записывать на компактные носители, передавать по линиям связи и вновь восстанавливать на дисплеях компьютеров.

Вершиной современных навигационных и компьютерных технологий стало создание мозга современного судна - электронной картографической информационной системы , осуществляющей отображение карт и места судна, прокладку трассы движения и контроль отклонений от заданного маршрута, вычисление безопасных курсов, предупреждение судоводителя об опасности, ведение судового журнала, управление автопилотом и т. п.

Современная электронно-картографическая навигационная информационная система состоит из трех основных элементов - цифровых карт, записанных на каких-либо носителях (в основном на компакт-дисках), приемника спутниковой навигации, компьютера и соответствующего программного обеспечения. Такая система применяется на больших судах профессионального флота и способна выполнять следующие функции:

• Проведение различных операций с картами;
• Автоматическое ведение судового журнала;
• Получение информации по навигационным объектам;
• Планирование перехода;
• Учет течений и погодных условий;
• Тревожная сигнализация;
• Создание планов поисково-спасательных операций;
• Работа с оборудованием автоматической идентификации судов (АИС);
• Режим истинного/относительного движения;
• Работа с системами автоматической радиолокационной прокладки (САРП);
• Отображение трехмерного отображения рельефа дна.

В системе имеется возможность подключения различных навигационных датчиков лага, эхолота, датчика ветра, дрейфа и т. п.

ЭКНИС обладает очень высокими возможностями для навигации, но на малых судах - катерах, моторных и парусных яхтах, небольших рыболовных ботах - ее использование связано с большими трудностями, как правило, из-за недостатка места и необходимости защиты компьютера от воды, влаги, морской соли.

Поэтому для малого флота были созданы специальные приборы, имеющие разные названия - картплоттеры , навигационно-картографические системы, навигационные центры, содержащие в своем герметичном корпусе приемник GPS, компьютер с установленной на заводе программой и миниатюрный носитель картографической информации (картридж).

Носителями картографической информации для навигационных систем малых судов (картплоттеров) являются мини-картриджи. Если на лазерных компакт-дисках обычно записывается мировая база электронных карт , то на мини-картриджах записывается набор карт различного масштаба отдельных районов, объем которого зависит от емкости картриджа.

Существует несколько электронно-картографических систем , используемых для записи карт на картриджи - С-Мар NT+, С-Мар NT MAX, Blue Chart, Navionics Nav-Charts™ и некоторые другие. Наибольшим покрытием Мирового Океана обладает коллекция картриджей С-Map NT МАХ и, что самое важное, в ее состав входят электронные карты отечественных акваторий - Ладожского и Онежского озер, Финского залива, Баренцева, Белого, Азовского, Черного и Каспийского морей и пр.

Аналогичные карты внутренних водных путей есть и в коллекции Blue Chart. Источниками данных электронных карт являются официальные карты, производимые гидрографическими службами, собственное производство данных по договорам с гидрографическими службами, оцифровка материалов съемки малых гаваней при отсутствии официальных бумажных карт (по заказу местных властей).

Современные технические средства позволяют определять место судна и вести автоматическое счисление координат с высокой точностью (до десятков или сотен метров), обновляя текущие координаты судна практически непрерывно (с дискретностью до нескольких секунд). Однако традиционные методы «ручной» обработки навигационной информации не позволяют в полной мере реализовать возможности технических средств т.к. графическая прокладка обсерваций на морской навигационной карте не только вызывает существенное запаздывание информации, но и неизбежно снижает точность получаемых данных за счет погрешностей прокладки. Необходимость обеспечить непрерывный и объективный контроль за местоположением и движением судна и наблюдаемых целей, автоматизировать измерения и их обработку, представлять судоводителю наглядную и надежную информацию в виде, пригодном для немедленного использования, привела в конечном счете к разработке и использованию электронных карт.

В настоящее время в судовождении все более широкое распространение получают интегрированные навигационные системы, главной составляющей которых является электронная картографическая навигационная информационная система (ЭКНИС) или ECDIS (Electronic Chart Display and Information Systems). В этих системах на экране дисплея ЭКНИС отображаются навигационные карты и на них выполняются операции по обеспечению безопасности плавания в различных условиях, планированию пути судии и ведению исполнительной прокладки.

ЭКНИС имеет очень высокий уровень интеграции с возможностью подключения различных датчиков информации:

Системы позиционирования,

РЛС-САРП, транспондера,

Информации о работе двигательно-движительной установки,

Системы сигнализации и контроля и др.

Интегрированная автоматизированная навигационная система - система, характеризующаяся комплексным использованием технических средств судовождения для отображения местоположения и параметров движения судна, окружающей обстановки на фоне электронной навигационной карты, а также предназначенная для автоматизированного решения основных задач судовождения.

Главная составляющая такой системы - электронная картографическая навигационная информационная система - ЭКНИС (ECDIS) - навигационная система, отвечающая соответствующему стандарту и объединяющая информацию технических средств навигации (ТСН) и других систем (РЛС, САРП, АИС) для отображения навигационных параметров местоположения и движения судна, навигационно-гидрографической, гидрометеорологической и другой обстановки на электронной навигационной карте, а также предназначенная для автоматизированного решения основных задач судовождения.

ECS (Electronic Chart System) - Электронная картографическая система - система, сопряженная с датчиками навигационной информации (гирокомпас, лаг, ПИ GPS). Система ECS не предусматривает работы без бумажной карты.

Электронная навигационная карта (ЭНК или ENС) - база данных стандартизированная по содержанию, структуре и формату, созданная для использования в ЭКНИС и содержащая в себе всю картографическую информацию необходимую для безопасного мореплавания и дополнитель­ную информацию, относящуюся к навигации.

Системная электронная навигационная карта (СЭНК или SENC) база данных, полученная трансформированием (конвертированием) ЭНК во внутренний формат ЭКНИС с целью удобства ее использования системой и учета корректуры, а также использования с её помощью других сведений, добавляемых мореплавателем. СЭНК используется в ЭКНИС для формирования на экране изображения электронной карты и автоматизированного решения навигационных задач. Она может включать в себя информацию, поступающую из других источников.

Формат – определенная последовательность и вид представления информации на носителе. Основным форматом для представления картографической информации в настоящее время является формат DX9, предназначенный для кодирования - декодирования и обмена цифровыми картографическими данными между гидрографическими службами стран-членов МГО и для передачи данных изготовителям ЭКНИС. Ввиду определенных неудобств работы в этом формате внутри электронных картографических навигационных систем при выполнении операций с ЭНК, производители ЭКНИС создают свои внутрисистемные форматы для СЭНК , наиболее соответствующие задачам, решаемым конкретной ЭКНИС.

Электронная карта (ЭК) - отображение карты на экране ЭКНИС в соответствующем стандарте, получаемое по информации, содержащейся в системной электронной карте. Такое отображение должно являться эквивалентом откорректированной навигационной карты, отвечающей требованиям главы V Конвенции SOLAS-74 с поправками 1995 года.

Специальная база данных - база данных, хранимая отдельно от СЭНК, информация которой отображается на экране ЭКНИС по требованию оператора или при определенных обстоятельствах.

ЭК могут отображаться на экране ЭКНИС как в масштабе, которому соответствуют ее данные в КБД, так и в других масштабах.

Масштаб электронной навигационной карты – компиляционный масштаб ЭНК, т.е. масштаб, зашифрованный в ЭНК и установленный организацией-производителем, при этом картографическая информация отвечает требованиям стандарта МГО по точности оригинала карты.

В упрощенном виде это можно пояснить следующим образом. Если представить себе электронную навигационную карту в виде файла строго определенного размера, то в этот файл в одном случае можно поместить информацию об обширном районе мирового океана. Очевидно, что эта информация не будет содержать подробных сведений о районе и соответствует карте мелкого масштаба. В другом случае в такой же по размеру файл можно поместить информацию о меньшем по размеру районе. Теперь эта информация будет более подробной т.е. соответствующей более крупному масштабу.

Масштаб отображения ЭК - соотношение между расстоянием на экране ЭКНИС и истинным расстоянием, нормализованным и и выраженном в условном виде. Можно сказать, что этот масштаб аналогичен понятию масштаба бумажной карты. Если масштаб отображения крупнее масштаба ЭНК то это называется перемасштабированием, если меньше – недомасштабированием. В обоих случаях ЭКНИС выдает соответствующее предупреждение.

Напомним, что нагрузка карты это общее количество условных знаков и иной информации, содержащееся на карте.

Для ЭКНИС стандартом определены следующие уровни представления информации на экране и содержание этих уровней (информационная нагрузка дисплея).

Базовый - объём отображаемых электронной картой данных, который ни при каких обстоятельствах не может быть уменьшен судоводителем-оператором. Данный объём данных отображается на экране ЭКНИС постоянно в любых районах плавания, но не рассматривается как достаточный для обеспечения навигационной безопасности плавания.

Береговую черту (для полной воды);

Безопасную изобату для собственного судна, выбранную судоводителем;

Отдельные подводные опасности с глубинами, меньшими безопасной, в пределах района, ограниченного безопасной изобатой;

Отдельные опасности, которые лежат внутри района, ограниченного безопасной изобатой.

данные по отображаемой карте – ее масштаб, вид ориентации карты и режим отображения; едииицы глубин и высот;

Стандартный - информация, отображаемая при первом вызове электронной карты на экран. Стандартная нагрузка состоит из информации:

Базовой нагрузки;

Линии осыхания (осушки);

Стационарных и плавучих средств навигационного ограждения;

Границ фарватеров, каналов и т.д.; визуальных и радиолокационных приметных объектов;

Запретных и ограниченных для плавания районов;

Границ нарезки морских навигационных карт;

Предупреждений мореплавателям;

По желанию судоводителя-оператора объём информации стандартной нагрузки, используемый для выполнения предварительной и исполнительной прокладки, может быть изменён.

Полный - вся возможная информация, отображаемая на электронной карте, вызываемая по требованию оператора и включающая:

Стандартную нагружу, значения глубин;

Подводные кабели и трубопроводы;

Маршруты паромов;

Детали всех отдельных опасностей;

Детали средств навигационного ограждения;

Элементы геодезической основы карты;

Магнитное склонение;

Географические названия и др.

В настоящее время практически не существует судов, оснащенных ЭКНИС полностью удовлетворяющими требованиям, но есть много судов имеющих на борту подобные системы не полностью отвечающие требованиям. Это и есть системы ECS. К подобным системам предъявляются международные требования и свои национальные требования морских администраций.

В России введены "Технико - эксплуатационные требования к картографическим системам» (ТЭТ). Они разработаны в соответствии с "Правилами по конвенционному оборудованию морских судов" Регистра и "Общими требованиями к электронному навигационному оборудованию" содержащимися в Резолюции ИМО А.694(17). Требования предусматривают проверку системы по всем параметрам работы и отображения перед установкой на суда.

1.11.1.6 Перечень основных требований:

1. Отключение питания.

В системе должно быть предусмотрено восстановление работы с сохранением всей ранее содержащейся информации при отключении основного питания системы не более чем на 45 секунд.

2. Отображение информации:

а) возможность удаления информации с экрана,

б) масштабы карт должны быть от 1:10 000 до 1: 50 000 000 с возможностью перехода от одного к другому,

в) перечень выводимых на экран данных о плавании,

г) возможность ориентации на север,

д) ECS должна иметь минимум 2 набора цветов (дневной и ночной).

3. Корректура.

Должна указываться дата последней корректуры. Наносится в автоматическом и ручном режиме, цвет оранжевый.

4. Оповещения и предупреждения.

а) информация о несоответствии масштаба изображения масштабу базы данных,

б) о режимах работы - навигация и планирование,

в) сигналы тревог:

Сбой в работе ПИ,

Предел отклонения от курса, линии пути,

Заданная дистанция до точки поворота,

Заданная дистанция до опасного района,

5. Дополнительная информация на экране:

а) совпадение масштабов и ориентации РЛС и ЭНК,

б) на экран карты можно выводить и убирать радиолокационную информацию вклю­чая информацию о целях.

6. Требования к дисплею:

а) высота букв и цифровых знаков должна быть не менее 2 мм,

б) размеры символов при изменении масштаба должны оставаться неизменными,

в) диагональ изображения должна быть не менее 300 мм с разрешением 640 х 480

пикселей.

7. Рабочие режимы.

а) должно быть 2 режима: навигация и планирование,

б) в памяти должно храниться минимум 10 маршрутов по 100 точек,

в) данные координирования выводятся на экран каждые 5 сек с задержкой не более 2 сек,

г) в памяти должна оставаться информация о 30 минутах плавания или 6 пройденных миль. На экране должна оставаться траектория с отображением 1 точка за 30 сек или через 0,1 милю,

д) данные о месте положения архивируются с интервалом, не превышающим 60 минут.

8.Точность вычислений:

а) расстояния - наиболее высокая из:

1 метр при расстояниях до 1000 метров или

D / 1 000 при расстояниях более 1000 метров,

б) пеленга - 0,1°,

в) точность снятия с бумажной карты для нанесения на электронную:

Линейных объектов (берега, изобаты) - 1 мм,

Точечных объектов (буи, маяки) - 0,5 мм.

9. Время перестроения экрана не должно превышать 5 сек.

Реферат на тему

Геоинформационные системы: электронная картография

Введение

1.Что такое электронное картографирование

2.Модели ГИС

3.Решаемые задачи

4. Кому нужны ГИС

Литература

Введение

Информация о реальных объектах и событиях в той или иной мере содержит так называемую пространственную составляющую. Пространственный аспект имеют здания и сооружения, земельные участки, водные, лесные и другие природные ресурсы, транспортные магистрали и инженерные коммуникации. Уже давно доказано, что 80-90 % всех данных составляют геоданные, т. е. не просто абстрактные, безличные данные, а информация, имеющая свое определенное место на карте, схеме или плане.

Каждый из нас хоть однажды в своей жизни работал с бумажной картой. С появлением компьютеров появились и компьютерные карты, которые обладают множеством дополнительных и полезных свойств.

1. Что такое электронное картографирование

В отличие от бумажной карты, электронная карта, содержит скрытую информацию, которую можно использовать по мере необходимости. Эта информация представляется в виде слоев, которые называются тематическими, потому что каждый слой состоит из данных определенной тематики (рис. 1). Например, один слой электронной карты может содержать сведения о дорогах, второй - о проживающем населении, третий - о фирмах и организациях и т. д. Каждый слой можно просматривать по отдельности, совмещать сразу несколько слоев или выбирать отдельную информацию из различных слоев и выводить ее на карту.

Электронную карту можно легко масштабировать на экране компьютера, перемещать в разные стороны, рисовать и удалять объекты, печатать на принтере любые территории. Кроме того, компьютерная карта обладает и другими свойствами. Например, можно запрещать (или разрешать) отображать на экране определенные объекты. Выбрав объект с помощью мыши, можно запросить информацию о нем, например, высоту и площадь дома, название улиц и др.

Именно с появлением электронных карт появился и другой термин «геоинформационные системы» (ГИС). Существуют десятки определений геоинформационных систем (их еще называют и географическими информационными системами). Но большинство специалистов склоняются к тому, что определение ГИС должно базироваться на понятии СУБД. Поэтому можно сказать, что ГИС - это системы управления базами данных, предназначенные для работы с территориально-ориентированной информацией.

Рис. 1. Основу большинства современных ГИС-приложений составляют информационные слои

Важнейшей особенностью ГИС является способность связывать картографические объекты (т. е. объекты, имеющие форму и местоположение) с описательной, атрибутивной информацией, относящейся к этим объектам и описывающей их свойства (рис. 2).

Как было отмечено выше, в основе построения ГИС лежит СУБД. Однако, вследствие того, что пространственные данные и разнообразные связи между ними достаточно сложно описать реляционной моделью, полная модель данных в ГИС имеет смешанный характер. Пространственные данные специальным образом организованы, и эта организация не базируется на реляционной концепции. Напротив, атрибутивная информация объектов (семантические данные) вполне удачно может быть представлена реляционными таблицами и соответствующим образом обрабатываться.

Рис. 2. В электронных картах даже обычная точка может сопровождаться коллекцией фотографий, дающей представление об этой местности

Объединение моделей данных, лежащих в основе представления пространственной и семантической информации в ГИС, образует геореляционную модель.

Любая географическая информация содержит сведения о пространственном положении, будь то привязка к географическим или другим координатам или ссылки на адрес, почтовый индекс, идентификатор земельного или лесного участка, название дороги и др. (рис. 3). При использовании подобных ссылок для автоматического определения местоположения объекта применяется процедура геокодирования. С ее помощью можно быстро определить и посмотреть на карте где находится интересующий вас объект.

Более перспективным является бесслоевой объектно-ориентированный подход к представлению объектов на цифровой карте. В соответствии с ним объекты входят в классификационные системы, которые отражают определенные логические отношения между объектами предметных областей. Группировка объектов разных классов для разных целей (отображения или анализа) производится более сложным способом, однако, объектно-ориентированный подход более близок к характеру человеческого мышления, чем послойный принцип.

Рис. 3. В современных ГИС-приложениях можно производить необходимые расчеты грузоперевозок

2.Модели ГИС

Так как ГИС может работать с двумя существенно отличающимися типами данных - векторными и растровыми, то существует и две модели ГИС.

В векторной модели кодированная информация о точках, линиях и полигонах хранится в виде набора координат X, Y (в некоторых ГИС часто добавляется третья пространственная и четвертая, например, временная координата). Местоположение точки (точечного объекта), например, здания, описывается парой координат (X, Y). Линейные объекты, такие как дороги или реки, сохраняются как наборы координат X, Y. Полигональные объекты типа земельных участков или областей обслуживания хранятся в виде замкнутого набора координат. Векторная модель особенно удобна для описания дискретных объектов и меньше подходит для описания непрерывно меняющихся свойств, таких как плотность населения.

Растровая модель оптимальна для работы с непрерывными свойствами, так как растровое изображение представляет собой набор значений для отдельных элементарных составляющих (ячеек), оно подобно отсканированной карте или картинке.

3.Решаемые задачи

ГИС общего назначения обычно выполняет несколько задач:

Ввод данных;

Манипулирование и управление ими;

Информационный запрос и его анализ;

Визуализация данных.

Для использования в ГИС данные должны быть преобразованы в подходящий цифровой формат. Процесс преобразования данных из бумажных карт в компьютерные файлы называется оцифровкой. В современных ГИС этот процесс может быть автоматизирован с применением сканерной технологии, что особенно важно при выполнении крупных проектов, либо при сравнительно небольшом объеме работ данные можно вводить с помощью дигитайзера. Некоторые ГИС имеют встроенные векторизаторы, автоматизирующие процесс оцифровки растровых изображений. Часто для выполнения конкретного проекта имеющиеся картографические данные нужно изменить. Для совместной обработки и визуализации все данные удобнее представить в едином масштабе и одинаковой картографической проекции. ГИС-технология предоставляет разные способы манипулирования пространственными данными и выделения данных, нужных для конкретной задачи. В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов. Но при увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными эффективнее применять СУБД, специальные компьютерные средства для работы с интегрированными наборами данных. При наличии ГИС и географической информации можно получать ответы, как на простые вопросы, так и на более сложные, требующие дополнительного анализа, запросы. Запросы можно задавать как простым щелчком кнопкой мыши на определенном объекте, так и посредством развитых аналитических средств. Процесс наложения (пространственного объединения) включает интеграцию данных, расположенных в разных тематических слоях. Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде карты или графика. ГИС предоставляет новые удивительные инструменты, расширяющие и развивающие искусство и научные основы картографии. С ее помощью визуализация самих карт может быть легко дополнена отчетными документами, трехмерными изображениями, графиками, таблицами, диаграммами, фотографиями и другими средствами, например, мультимедийными.

4. Кому нужны ГИС

1. Предпринимателям.

Люди, занимающиеся бизнесом, могут использовать ГИС в разных областях своей деятельности для анализа и отслеживания текущего состояния и тенденций изменения интересующей их области рынка.

2. Руководителям предприятий.

Благодаря возможности ГИС связывать объекты схемы производственного цикла с чем угодно по щелчку кнопки мыши, обеспечивается эффективное управление производственным процессом, предотвращение аварий сводится к минимуму операции, повышается надежность и уменьшается потребность в персонале.

3. Нефтяникам и газовикам.

4. Охранным службам.

ГИС позволит определить оптимальное расположение камер наблюдения и других устройств, выдавать их сообщения в реальном времени, распечатывать отчеты в заданное время.

5. Транспортным службам.

Благодаря ГИС, в любой момент можно узнать, где находятся грузовики, состояние дорожного покрытия, информацию о пробках на дорогах, эффективнее рассчитывать загруженность транспорта и оптимизировать маршрут движения.

6. Пожарникам.

Пожарные команды получают мощное средство по координированию действий отдельных подразделений, по охвату и наблюдению за большей площадью, расчету направления огня и прогнозированию скорости его распространения.

7. Маркетологам.

Использование ГИС-приложений помогает переориентировать главную цель маркетинговых усилий с удовлетворения осредненных потребностей населения города или района на оперативное реагирование на запросы каждого человека, живущего или работающего в зоне реализации товаров фирмы.

С помощью ГИС можно проводить необходимые демографические исследования, выяснять, где проживают ваши потенциальные клиенты и по каким дорогам ездят (на самых загруженных и лучше освещенных разместить рекламные щиты).

9. Почтовым службам.

К соответствующим картам привязаны места проживания клиентов, маршруты и расписания авиарейсов, границы административных районов, другая полезная информация, позволяющая справиться с возрастающими потоками корреспонденции.

10. Банкам.

ГИС поможет вам точно и эффективно расположить филиалы, осуществить инкассацию, оперировать ресурсами в соответствии с состоянием рынка ценных бумаг и других факторов.

11. Экологам.

Использование ГИС позволяет наблюдать и оценивать состояние земной и водной поверхности районов, подверженных экологическим катастрофам.

12. Вооруженным силам.

ГИС помогут связать с географическими данными оперативно-тактическую информацию, а также отслеживать переброску войск и техники в районах боевых действий.

13. Администрациям.

Для городских и районных администраций ГИС являются необходимым инструментом в управлении коммунальными, дорожными и другими службами, обеспечивающими жизнедеятельность городов и населенных пунктов.

5. Краткий обзор средств разработки ГИС

Универсальное и наиболее распространенное средство для создания ГИС ARC/INFO служит для обеспечения компьютерного картографирования и оперативного принятия решений. Оно работает с любыми видами информации, имеющей привязку к территории. С помощью ARC/INFO можно легко получить в цифровой форме любую карту, схему, видеоизображение или рисунок, ввести табличные, статистические и другие тематические данные, привязанные к объектам карты. ARC/INFO позволяет работать с сериями карт, накладывая одну карту на другую, и проводить их сопряженный анализ, создавать «твердые» копии необходимых карт и схем.

Упрощенная версия ARC/INFO - Arcview - поддерживает внутренний формат SHAPE и внутренний язык программирования AVENUE. Но при использовании этой системы для больших по объему слоев проявляется эффект процессорозависимости, т. е. нужно иметь мощные ресурсы процессора и памяти, чтобы эффективно работать с ней. В ее поставку входят дополнительные модули для анализа геоинформационных данных 3D-Analyst и SpatialAnalyst.

Полнофункциональная оболочка географических информационных систем среднего класса ATLAS GIS содержит все обычные средства ввода, редактирования и печати/рисования карт, развитые презентационные средства (полное управление цветами и штриховками, создание и редактирование символов, многочисленные вставки, тематическое картографирование, бизнес-графику). Кроме того, она поддерживает работу с растровыми проектами (растровые подложки), позволяет группировать данные по географическому признаку, создавать буферные зоны, специальные средства обработки данных, основанные на библиотеке встроенных функций и операторов, развитые функции импорта и экспорта данных в другие форматы.

При разработке ГИС-приложений среда разработки Maplnfo Professional обеспечивает доступ к базам данных Oracle8i, хранилищам данных на сервере и управление ними, создание тематических карт, создание и запись SQL-запросов. Кроме того, эта среда разработки поддерживает растровые форматы, включая BMP, JPG, TIFF, MrSID, имеет универсальный преобразователь для форматов AutoDesk, ESRI и Intergraph. Начиная с версии 6, обеспечивается поддержка Интернета и трехмерных изображений, а также усовершенствованы средства геокодирования информации.

Еще одна популярная среда разработки AutoCAD Map обладает всеми инструментами программы AutoCAD 2000, а также специализированными возможностями для создания, отслеживания и производства карт и географических данных. Она позволяет работать с широким спектром файловых форматов и типов данных, обеспечивает возможность связи с базами данных и включает основные инструменты ГИС-анализа. Используя AutoCAD Map, можно связывать карты с ассоциативными базами данных, добавлять данные в карты и делать их более интеллектуальными, чистить карты, строить узловую, сетевую и полигональную топологию для анализа, создавать тематические карты с легендами, работать с существующими данными карты в других системах координат и файловых форматах, импортировать данные из других CAD и ГИС-систем, экспортировать данные в другие форматы, распечатывать карты и атласы.

Главными преимуществами российской системы GEOGRAPH-GE-ODRAW является функциональность и невысокая цена. Она состоит из трех основных модулей:

Geograph (модуль конечного пользователя, фактически - это про-смотрщик);

Geodraw (векторный топологический редактор);

Geoconstructor (средство разработки приложений).

Программный комплекс GeoCad Systems (www.qeocad.ru) предназначен для разработки и последующего операционного обслуживания информационных систем целевого (преимущественно, кадастрового) назначения конечного пользователя. Модули управления базами данных этой системы реализованы в среде MS Access, предоставляющей пользователям мощный инструмент разработки и адаптации клиент-приложений системы.

Для обработки графической информации объектов (отображения метрических данных и их графического редактирования) в комплект модульной многоцелевой кадастровой системы Geocad System входит специализированный модуль CPS Graph. Он является неотъемлемой частью.

ГИС ИнГЕО (www.integro.ru) - система, в которой пользователь сам может конструировать библиотеки любых векторных символов, линий, заливок. Это наиболее эффективная ГИС для создания топопланов масштаба 1:10000 - 1:500. Она имеет развитую инструментальную систему в технологии lnternet\lntranet, с помощью которой пользователь может самостоятельно строить сложнейшие реляционные таблицы семантических данных картографических объектов. ИнГЕО имеет мощную кадастровую надстройку - систему ИМУЩЕСТВО и систему МОНИТОРИНГ.

Система TopoL представляет собой универсальную ГИС, применимую во многих отраслях для решения разнообразных прикладных задач. Она позволяет выполнять весь комплекс работ по созданию, редактированию, анализу и использованию цифровых карт местности. Ее вариант TopoL-L предназначен для лесхозов и лесоустройства.

Интерфейс программы ориентирован на отраслевые задачи, отличается простотой и функциональностью. Стандартное меню исходного программного продукта отсутствует. Меню содержат только те пункты, которые необходимы пользователю.

Развитие Интернета не обошло стороной и картографию. Так, картографическое ПО для Интернета позволяет публиковать готовые тематические карты во Всемирной сети. Серверные картографические приложения, разработанные для внедрения интерактивных карт в Интернете, имеют широкий набор картографических функций. Одним из таких программных продуктов, предназначенных для публикации и сопровождения картографической информации в Интернете, является MapXtreme - сервер картографических приложений, созданный корпорацией Maplnfo. Открытая архитектура MapXtreme работает с любым Web-сервером и не нуждается в дополнительных plug-ins, что позволяет использовать любые браузеры на ПК или рабочих станциях UNIX. Еще один продукт этой корпорации, MapXsite, позволяет достаточно легко встраивать в Web-страницы картографическую информацию.

6. Некоторые украинские разработки

Атлас Украины является первым полнофункциональным геоинформационным продуктом всеукраинского значения. Он был разработан совместными усилиями сотрудников киевской компании Интеллектуальные Системы ГЕО и Института географии Национальной Академии Наук Украины.

Электронный Атлас Украины рассчитан на широкий круг пользователей и предназначен прежде всего для справочно-информационных и пользовательских целей. Он позволяет получить общее и достаточно полное представление об изображенных на его картах природных и социально-экономических процессах и может стать учебником при изучении этих процессов. Главной составляющей информационного обеспечения Атласа Украины является набор электронных карт. Он включает в себя информацию о геополитическом положении Украины, ее истории, природных условиях и ресурсах, населении, культуре, религии, экономических и социальных условиях проживания населения, финансах и бизнесе, политике и экологии.

Среди функциональных возможностей Атласа Украины следует выделить изменение масштаба карты для более детального просмотра, получение информации о просматриваемых объектах, возможность поиска информации на карте по ключевому слову, возможность печати картографических материалов.

Атлас Украины доступен и в Интернете: на Web-сайте компании Интеллектуальные Системы ГЕО (www.isgeo.kiev.ua) можно увидеть интерактивные карты Киева (масштаб 1:50000) и Украины (1:500000).

Другая известная в Украине ГИС - ВИЗИКОМ-КИЕВ (разработчик - киевская компания ВИЗИКОМ (www.visicom.kiev.ua)) - ориентирована на широкий круг пользователей, которым для принятия решений необходимо осуществлять анализ картографических данных, контроль собственных объектов, а также поиск и отображение объектов на плане города Киева. Система, отличается легкостью использования, в то же самое время предоставляет достаточно широкие возможности поиска и отображения данных. Она предоставляет пользователю возможности отображения произвольного фрагмента плана города, определения расположения на плане улиц города по их названиям и почтовому адресу. Также с помощью этой системы можно получить информацию об учреждениях, предприятиях и организациях города, выполнять поиск учреждений, предприятий и организаций, расположенных в городе Киеве по различным критериям, создавать дополнительные информационные слои на плане города, выводить на печатающее устройство необходимые фрагменты плана и алфавитно-цифровые характеристики отдельных предприятий или объектов собственных информационных слоев пользователя, просматривать и искать объекты транспортной сети украинской столицы, планировать оптимальные маршруты движения.

С конца 1998 года в Украине используется первая версия графической информационной системы сети железных дорог ТМкарта (www.tmsoft-ltd.com). Она имеет удобный графический интерфейс, позволяет отображать транспортную сеть железных дорог по всей территории Украины, СНГ и Балтии, автоматически отслеживать движение вагонов по всему пути их следования.

В процессе написания реферата мы ознакомились с электронным картографированием, моделями ГИС, решаемыми задачами ГИС, кому могут понадобиться ГИС, произвели краткий обзор существующих ГИС и ГИС украинского происхождения. Данный реферат может быть полезен для студентов различных специальностей, которые используют различные географические карты в процессе обучения.

Литература

1. Антонов А.В. Системный анализ. Методология. Построение модели: Учеб. пособие. - Обнинс: ИАТЭ, 2001. - 272 с.

2. Богданов А.А. Тетология: В 3 т. - М., 1905-1924.

3. Венда В.Ф. Системы гибридного интеллекта: эволюция, психология, информатика. - М.: Машиностроение, 1990. - 448 с.

4. Волова В.Н. Основы теории систем и системного анализа/ В.Н. Волова, А.А. Денисов. - СПб.: СПбГТУ, 1997. - 510 с.

5. Волова В.Н. Методы формализованного представления систем/ В.Н. Волова, А.А. Денисов, Ф.Е. Темнигов. - СПб.: СПбГТУ, 1993. - 108 с.

6. Гасаров Д.В. Интеллетальные информационные системы. - М.: Высш. ш., 2003. - 431 с.

7. Гелшов В.М. Введение в АСУ. - Киев: Техника, 1974.

8. Дегтярев Ю.И. Системный анализ и исследования операций. - М.: Высш. ш., 1996. - 335 с.

9. Корячов В.П. Теоретичесие основы САПР: Учеб. для вузов/ В.П. Корячо, В.М. Крейчи, И.П. Норенов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 400 с.

10. Мамионов А.Г. Основы построения АСУ: Учеб. для взов. - М.: Высш. ш., 1981. - 248 с.

11. Меньов А.В. Теоретичесие основы автоматизированного управления: Учеб. пособие. - М.: МГУП, 2002. - 176 с.

12. Острейовский В.А. Автоматизированные информационные системы в экономике: Учеб. пособие. - Ср т: СрГУ, 2000. - 165 с.

13. Острейовский В.А. Современные информационные технологии экономистам: Учеб. пособие. Ч. 1. Введение в автоматизированные информационные технологии. - Ср т:СрГУ, 2000. - 72 с.

14. Автоматизированные информационные технологии в экономике/Под ред. проф. Г.А. Титоренко. - М.: Компьютер, ЮНИТИ, 1998.- 400 с.

15. Автоматизированные информационные технологии в банковской деятельности / Под ред. проф. Г.А. Титоренко. - М.: Финстатинформ, 1997.

Требования по эксплуатации судовой электронной

Изменения гл. V Конвенции SOLAS-74 естественным образом вносит изменения к требованиям проверок судов службами Port State Control и Flag State Control.

Конвенционное оборудование ЭКДИС должно проверяться по аналогии с проверками другого конвенционного оборудования. Исходя из того, что оно используется для отображения электронных карт, которые могут заменять бумажные, требования к проверкам включают и эту составляющую. Как известно, проверка любых карт определяется не только проверкой их наличия, но и проверкой даты и качества корректуры, ее оформления, статистики хранения, оформления прокладки и проработки перехода.

Основным руководящим документом является «Port State Control Committee instruction 35/2002/02. Guidelines for PSCOs on electronic chart», в котором изложены основные требования, предъявляемые при проверках.

Формализованные отношения между судоводителем, судовладельцем и сервисной службой при работе с бумажными картами всем понятны. Для обслуживания электронных картографических систем многие вопросы остаются открытыми и требуют подготовки более определенной нормативной базы. Учитывая развития этого направления, необходимо предусматривать периодическую корректировку разрабатываемых требований. Подобная динамика наблюдается и в развитии аналогичных береговых систем. Исходя из этого, проблемы сервисной поддержки приобретают большую актуальность. Аналогичные вопросы могут возникать и при проверках неконвенционного оборудования, т.е. RCDS и ECS, которое также эффективно используется на судне для решения вопросов безопасности судовождения.

Рассмотрим перечень требований, которые могут быть предъявлены к вахтенному помощнику, отвечающему за эксплуатацию электронной картографической системы. Независимо от того, какая электронная картографическая система находится на борту судна, судоводитель должен знать основы ее работы и требования к современной профилактике для поддержания системы в рабочем состоянии.

Основное внимание в нем уделяется минимальным знаниям по следующим вопросам обеспечения корректурной информацией электронных навигационных карт и дополнительных баз данных.

1. Какой тип электронной картографической системы находится на борту судна (RCDS, ECS, ECDIS)?

2. Статус картографической системы (конвенционное или дополнительное оборудование).

3. Наличие документации на картографическую систему.

4. Судовая документация по учету технического обслуживания, наличие на борту руководств пользователям.

5. Наличие договора с официальным дистрибьюторами на обновление и добавление коллекции электронных карт.

6. Наличие договора с фирмой, обеспечивающей сервисное обслуживание.

7. Наличие резервного комплекта оборудования, решение технических вопросов сопряжения основного и резервного комплекта оборудования на судне (только для оборудования ЭКДИС).

8. Наличие сертификатов у членов экипажа по работе с картографической системой.

9. Электронные карты, имеющиеся в базе данных картографической системы, статус карт (официальные или нет).

10. Дополнительные электронные базы данных (лоции, пособия, таблицы и т. д.), имеющиеся в картографической системе, статус баз данных (официальные или нет).

11. Способ доставки на судно электронных карт и дополнительных электронных баз данных.

12. Способ доставки на судно корректуры для электронных карт и для дополнительных электронных баз данных.

13. Возможность конвертирования данных электронной карты в SENC средствами картографической системы.

14. Определение даты последней корректуры электронных карт на запрашиваемый район.

15. Наличие знаний и навыков корректуры электронных карт судовой коллекции в ручном и полуавтоматическом режиме.

16. Общие представления о структуре WEND и RENC.

17. Адреса официальных представителей RENC для планируемого района плавания.

18. Принципы системы кодирования электронных ячеек, принятые в мире и в России.

19. Просмотр и анализ данных ячеек ENC (только для оборудования ECDIS) и информации по принятой корректуре.

20. Наличие на судне дополнительных программ для решения вопросов сервисной поддержки и обеспечения корректурной информацией, знания работы с ними.

21. Основные положения «Руководства по корректуре ENC» стандарта S-52 и резолюция IМО А.817(19) (только для оборудования ECDIS).

Первые навигационные картографические системы сразу заинтересовали моряков и международные организации, ответственные за безопасность судовождения. В связи с ожидаемыми от них перспективами за короткий срок была разработана международная концепция построения навигационных картографических систем для морской навигации.

Появление навигационных картографических систем стало возможным в результате интеграции современных интеллектуальных технологий в виде спутниковой , компьютерной электроники и электронной картографии. Эти «три кита» образовали прочную основу эффективных и удобных в использовании многочисленных электронных картографических систем, нашедших применение в подвижных транспортных объектах.

Если в начале своего появления такие картографические системы использовались в основном в морской навигации, то в последнее время картографические системы стали интенсивно внедряться в наземный транспорт для контроля и слежения за перемещением транспортных средств. Но главной целью их использования по-прежнему является повышение безопасности перевозок на транспорте и снижение нагрузки на оператора, особенно в морских и авиационных сообщениях.

Именно в указанных областях общепризнаны настоятельная необходимость повышения безопасности навигации с целью сохранения жизни людей, дорогостоящих грузов и предотвращения экологических катастроф. Возросшая интенсивность движения на международных трассах привела к необходимости регулирования соответствующими международными институтами внедрения систем навигации с электронными картами и выработки для них единых стандартов. Особо остро встал этот вопрос на морском флоте.

В результате многолетней работы ряда комитетов Международной гидрографической и Морской организаций (IHO, IMO) был разработан и утвержден ряд стандартов на систему отображения электронных карт и навигационной информации. Такие картографические системы получили название Электронных картографических навигационных информационных систем (ЭКНИС/ECDIS — Electronic Chart Display and Information System). Эти системы автоматизируют процесс судовождения, обеспечивая штурмана при работе с электронной картой полной информацией от всех подключенных навигационных датчиков. Совмещение всей информации на одном дисплее позволяет оценить обстановку и принять решение в кратчайшее время. К ЭКНИС согласно стандартам предъявляются следующие требования:

— Для исключения отказа ЭКНИС должна быть резервирована, например, путем установки двойного комплекта оборудования.
— В ЭКНИС должны использоваться карты официальных форматов, выпущенные уполномоченными государством гидрографическими службами.
— Должна быть предусмотрена автоматическая корректура электронных карт.
— ЭКНИС должна пройти процедуру сертификации (одобрения типа) и иметь сертификат от соответствующего классификационного общества.

Согласно Международной Конвенции SOLAS при использовании электронных картографических навигационных информационных систем, удовлетворяющей таким условиям, можно отказаться от работы на борту судна с бумажными картами. Важность разработанной концепции ЭКНИС состоит в том, что она в совокупности с базой данных официальных электронных карт, поддерживаемой автоматической корректурой, может рассматриваться как юридический эквивалент откорректированной бумажной карты. Это означает необязательность наличия на борту судна коллекции бумажных карт, что ведет к экономии средств.

Также из этого определения следуют два практических вывода для потенциальных пользователей ЭКНИС. Первый - возможность предъявления судоводителем иска к гидрографической службе в случае посадки судна на мель из-за недостоверности данных официальной электронной карты. А второй вывод касается иска к сертифицирующему органу, который может быть предъявлен в случае аварии из-за отказа сертифицированной электронной картографической навигационной информационной системе.

Казалось бы, после того как были разработаны и согласованы стандарты на ЭКНИС, должно начаться их широкое распространение. Но этого не произошло по ряду причин. Главной из них является недостаточное покрытие официальными картами акваторий Мирового океана, по ряду оценок оно составляет 3-7% ходового времени для типичного грузового судна. А второй причиной явилась разработка класса более дешевых альтернативных систем в виде электронных картографических систем (ЭКС). Чем же последние отличаются от ЭКНИС?

Ответ прост — в функциональном отношении ничем. Существенно другое, а именно что ЭКС используют либо коммерческие базы данных векторных карт, либо растровые карты. В большинстве стран для электронных картографических систем не требуется сертификат одобрения типа, да и международного эксплуатационного стандарта IMO на ЭКС не существует. Конечно, при установке электронных картографических систем на судно прокладка должна по-прежнему вестись на бумажной карте, что требует наличия на борту судна коллекции бумажных карт.

Основные функции электронных картографических навигационных информационных систем и электронных картографических систем.

— Обеспечение судоводителя навигационной информацией о координатах и векторе скорости судна на фоне электронной карты в реальном масштабе времени.
— Отображение электронных карт на экране дисплея, максимально приближенное к бумажному оригиналу.
— Управление отображением карты с изменением масштаба и ориентации карты, панорамирование.
— Совмещение на экране картографической и радиолокационной информации.
— Определение и отображение навигационных опасностей с выдачей данных о направлении и дистанции до них.
— Определение и отображение безопасных курсов.
— Отображение на карте целей САРП и АИС.
— Оперативное изменение состава отображаемых на карте объектов.
— Получение информации об объектах карты из базы данных.
— Получение информации по портам из базы данных.
— Выполнение исполнительной и предварительной прокладки.
— Выполнение автоматизированной корректуры электронных карт.
— Планирование и расчет маршрута.
— Контроль прохождения маршрута.
— Проигрывание маршрута и определение опасностей.
— Проигрывание маневра.
— Определение дистанции и пеленга до заданной точки.
— Выдача предупреждений в виде текстовых сообщений и звуковых сигналов.
— Ведение записей в судовой журнал.
— Подбор карт из каталога.
— Изменение цветовой палитры отображаемой карты.

САРП — система радиолокационной автоматической прокладки. АИС — автоматическая идентификационная система (Транспондер).

Производители электронных картографических систем.

Производством электронных картографических систем занимается свыше 90 фирм по всему миру, цена многих из них составляет $10-15 тысяч. В то же время стоимость ЭКНИС значительно выше и достигает $60 тысяч. Из наиболее известных зарубежных производителей навигационного оборудования отметим лишь некоторых: Furuno, Interphase, JRC, MAXSEA, NAVMAN USA, Raymarine, Simrad/Shipmate, SEIWA, Standard Horizon.

По материалам книги «Все о GPS-навигаторах».
Найман В.С., Самойлов А.Е., Ильин Н.Р., Шейнис А.И.