1

Методические указания к практическим работам

по курсу «ГИС и ГГИС в геологии»

вводный раздел

Авторы: М.А. Самородская А.Б. Бородушкин В.З. Мильман Л.Н. Пузырева

2

Список заданий

1. Знакомство с просмотровщиком пространственных данных GlobalMap-

per. 2. Разработка стратегии оцифровки геологической карты (семинарское

занятие). 3. Рассмотрение типичного проекта EasyTrace, знакомство с возможно-

стями векторизатора, экспорт векторизованной информации в другие программы.

4. Знакомство с программой ArcGIS, таблицы атрибутов. Способы клас-сификации атрибутивных данных.

5. Рассмотрение разного типа данных в ArcGIS. Построение топологии. Растеризация векторного покрытия. Построение TIN-модели.

6. Способы моделирования поверхностей в ArcGIS и Micromine. 7. Интерполяция в ArcGIS и Surfer (сравнение возможностей). 8. Связь спутникового навигатора с компьютером. Знакомство с про-

граммой Fugawi. 9. Создание и загрузка навигационных карт. Знакомство с программой

MapEdit и SendMap. 10. Знакомство с аналитическими возможностями ГИС (на примере Arc-

GIS). 11. Знакомство с растровой ГИС ILWIS. 12. Анализ данных дистанционного зондирования в ГИС ILWIS. 13. Рассмотрение типичного проекта ГГИС (на примере Micromine или

Surpack), знакомство с возможностями программ этого класса.

Рекомендации по работе

Материалы для выполнения самостоятельных работ находятся на сер-вере кафедры //Dserv/!Data/Методматериалы к Компьютерному сопро-вождению (Сетевое окружение – Вся сеть – Сеть Microsoft Windows – PROGNOZ – Dserv - !Data). Папка это открыта только на чтение, какие-либо изменения в ней запрещены. Перед выполнением упражнения скопируйте подпапку, соответствующую этому упражнению, в ваш ра-

3

бочий каталог на локальном компьютере. Все результаты своей работы сохраняйте там же.

Названия файлов, входящих в набор материалов для выполнения само-стоятельных работ, имеют одинаковую структуру и состоят из трех частей. Первая часть отражает содержание данных (GEO – геология, TOP – топооснова, RIV – реки, REL – рельеф и т.д.). Во второй закоди-рован тип данных: pnt – точки, lin – линии, pol – полигоны, grd – гриды, tin - TIN-модели, goo – космоснимки из GoogleEath. Третья часть на-звания отражает масштаб карты, по которой были оцифрованы данные, либо номенклатуру листа карты.

Всем добавленным в проект ArcGIS слоям сразу же присваивайте ко-роткое понятное название на русском языке. Для этого выделите нуж-ный слой в окне содержания и щелкните еще раз по его названию. Если название подсветилось синим цветом, можно заменять его своим.

Задание 1. Знакомство с просмотровщиком пространст-венных данных GlobalMapper

Программа Global Mapper предназначена для просмотра огромного ко-

личества форматов картографических данных, будь то растры, космоснимки, модели рельефа, векторные данные различных ГИС, схемы AutoCAD, путе-вые точки, треки и маршруты из GPS и пр. На этом занятии мы посмотрим, как выглядят некоторые из них.

Итак, перепишите в свою директорию материалы к упражнению 2 и за-пустите GlobalMapper. Увидите пять голубых кнопок (рис. 1).

4

Рис. 1. Окно приветствия программы Global Mapper

Первая «Open my oun data» предназначена для открытия данных с ва-шего компьютера. Следующие две позволяют найти и загрузить данные из сети Internet. Кнопка «Dysplay Settings/Projection» открывает окно свойств карты. Кнопка «Manage Load Data» выводит окно управления загруженными данными.

Нам нужно добавить данные со своего компьютера, поэтому щелкаем по первой кнопке. Появляется стандартное для Windows окно выбора файлов. Обратите внимание на нижнюю строчку «Тип файлов». Щелкните по стрелке вниз рядом с этой строкой, чтобы посмотреть полный список форматов, по-нятных для GlobalMapper (рис.2).

5

Рис. 2. Список форматов файлов, поддерживаемых Global Mapper

Как видите, этот список почти бесконечен. Сначала подгружаем кос-моснимки. Перейдите в свою директорию и выберите один из снимков (тер-ритория вокруг Красноярска отображена на снимке N-46-55_2000).

Если вы не видите списка файлов, в выпадающем списке «Тип файлов» выберите

«Supported Commonly Used Files» или наберите в поле «Имя файла» строку «*.sid» (.sid

– это расширение файлов с космоснимками) и щелкните по кнопке «Открыть».

Перед вами снимок, обработанный и привязанный к координатам ре-ального мира. Вы можете заметить, что цвета на нем несколько странные. Они действительно отличаются от естественного цвета земной поверхности, что связано с обработкой и дешифрированием данных. Но об этом позже.

Попробуйте подгрузить в проект второй снимок (N-46-60_2000), и уви-дите, что он ляжет не поверх первого, а в стороне (севернее). Неудивительно, ведь оба снимка имеют пространственную привязку, то есть располагаются на экране так, как располагается в реальности отражаемая ими территория (рис. 3).

6

Рис. 3. Расположение на экране двух пространственно привязанных растров

Теперь добавим в проект рельеф земной поверхности. Информация о

рельефе получена со спутника так же, как и космоснимок, но в данном случае съемка велась не в видимом, а в радиодиапазоне (радарная съемка). Поэтому в итоге мы имеем не цветной фотопортрет земли, а некое подобие физиче-ской карты. На ней цветом показаны данные о форме и высоте, а не внешнем виде поверхности.

Выберите пункт меню File – Open Data File(s) и зайдите в свою директо-рию. Выберите файл e060_n90, нажмите ОК.

Если вы не видите списка файлов, в выпадающем списке «Тип файлов» выберите

«Supported Elevation Types» или наберите в поле «Имя файла» строку «*.hgt» (.hgt – это

расширение файлов с рельефом) и щелкните по кнопке «Открыть».

Новый слой перекроет добавленные ранее космоснимки. Присмотри-тесь поближе (рис. 4).

7

Рис. 4. Наложение двух пространственно привязанных растров

Файл рельефа отображает реки там же, где и снимок. В пространстве

оба слоя точно сопоставлены друг другу благодаря пространственной при-вязке обоих.

Лежащий сверху слой можно временно отключить. Выберите пункт меню Tools – Control Center и увидите список всех данных, подключенных к карте в окне менеджера слоев (рис. 5). Выделите слой рельефа и нажмите кнопку Hide Overley. Слой исчезнет с карты. Повторное нажатие той же кнопки снова покажет спрятанные данные. Если вместо кнопки Hide Overley, нажать Close Overley, данные будут полностью удалены с карты.

Рис. 5. Окно менеджера слоев

8

Теперь добавим к карте шейп-файлы (файл RIV_lin_200 из вашей рабо-

чей директории). Это делается аналогично, только в поле «Имя файла», что-

бы увидеть список файлов, набираем строку «*.shp».

Этот файл отображает объекты земной поверхности (в данном случае – реки) с помощью линий. Такая модель данных называется векторной. Как видите, новый слой также сопоставлен в пространстве предыдущим.

Другой формат, похожий на шейп-файлы – файлы MapInfo. Удалите все слои и добавьте в проект файл RDL.tab. Он не имеет пространственной привязки, о чем программа сообщит вам при открытии. Это тоже векторный формат и внешне он почти ничем не отличается от шейпов. Но если пригля-деться детальнее, можно увидеть, что некоторые дороги в нем показаны сплошными линиями, а некоторые пунктиром. Так программа обозначает разные свойства объектов (асфальтовые и грунтовые дороги).

Еще один тип данных, который нужно рассмотреть – грид Surfer-а. Это растровый способ отображения каких-либо плавно меняющихся в простран-стве данных, например геохимических полей. Удалите все слои из проекта и добавьте файл Co.grd. Как видите, он напоминает слой рельефа, только цве-том на нем показана не высота, а содержание кобальта.

Велико разнообразие данных, принимаемых Global Map. Не менее бо-гат он и форматами выпускаемых файлов. Мы рассмотрим лишь некоторые из них: изображение GeoTIFF для космо- и аэроснимков; грид для моделей поверхности; шейп-файлы для векторной информации. Экспорт космоснимка в формат .jpg

Самый простой вариант – экспорт картинки в формат .jpg. Выбираем пункт меню File – Export Raster and Elevation Data. В этом пункте множество подпунктов, так как он служит для вывода как растров, так и в гридов (по-верхностей). Мы экспортируем пока простую картинку (а не грид), поэтому большинство из этих пунктов недоступны. Из пяти оставшихся выбираем Export JPG и получаем окно параметров экспорта.

Вкладки Export Bounds и Gridding нам уже знакомы. Во вкладке Gener-al можно задать разрешение растра (размеры составляющих его пикселов), степень сжатия файла и некоторые другие настройки. Сделав все необходи-мые изменения, нажимаем ОК, задаем имя выходного файла и любуемся по-лученной картинкой.

9

Экспорт космоснимка в формат GeoTIFF

Этот формат отличается от обычных .tif-изображений тем, что имеет

привязку. Такой снимок, подгруженный в проект ArcView или ArcGIS, сразу попадает на место. Снова выбираем пункт меню File – Export Raster and Ele-vation Data, а в нем подпункт Export Geo TIFF.

Вкладка General в этом случае выглядит иначе. Помимо разрешения растра в ней можно указать тип выводного файла. В группе File Type первые четыре пункта предназначены для экспорта изображений: упрощенный цвет-ной, полноцветный, максимально сжатый и черно-белый режимы. Пятый и шестой пункты позволяют создать изображение в градациях серого цвета. Отличаются эти два варианта значениями ячеек выходного грида. В первом – это целые числа, во втором – числа с плавающей точкой.

Экспорт поверхности в формате Surfer

Грид можно экспортировать в формат Surfer: пункт меню File – Export

Raster and Elevation Data. Тут три подпункта Export Surfer Grid... , выбирайте подходящий для вашей версии серфера.

Во вкладке General можно указать единицы измерения высоты и размер ячеек выходного грида.

Экспорт поверхности в текстовом формате

И, наконец, если ваша программа не принимает не один из доступных

для экспорта форматов, можно экспортировать грид в текстовом виде: пункт меню File – Export Raster and Elevation Data, подпункт Export XYZ Grid. Вкладка General тут сложнее. В группе Coordinate Separator вы выбираете разделитель данных в тексте (обычно это запятая или табуляция). Ниже – за-даете размеры ячейки и единицы измерения высоты.

Если хотите экспортировать не значения ячеек грида, а их цвета, от-метьте галочкой пункт Export RGB Colors for Each Grid Cell в нижней части окна. Как вы можете понять, эта опция позволяет вывести в текстовом фор-мате не только грид, но и растр (космоснимок, например). Цвета для каждой ячейки будут выведены в виде трех цифр – количества красного, зеленого и

10

синего цвета. Прочитать полученный файл можно в блокноте или импорти-ровать его в Excel.

Создание изолиний рельефа

Создание текстового файла или файла в формате Surfer для большой

территории – процесс очень длительный, а сам файл получается в итоге слишком большой. Для вывода грида в формате, понятном для ArcView и ArcGIS, рекомендуется иной способ: построение изолиний, экспорт их в шейп-файл и построение ТИН-модели в ГИС.

Выберите пункт меню File – Generate Contours. В полученном окне увидите три вкладки. Вкладка Export Bounds вам уже знакома, она управляет размером выводимой области. Вкладка Simplification позволяет задать сте-пень упрощения (т. е. сжатия) файла. При выводе большой территории уп-рощение сильно экономит время и место на диске, но при работе с малень-ким участком лучше эту опцию не трогать, ведь упрощение означает потерю информации.

Во вкладке Contour Option мы задаем вертикальный интервал (расстоя-ние между изолиниями) и горизонтальное разрешение по X и Y (аналог раз-решения растра). Включив опцию Generate Area Feature... можно получить не линейный, а полигональный слой, каждый полигон которого будет покры-вать территорию с определенным интервалом высот. Экспорт векторных данных

Количество форматов векторных данных, экспортируемых из Global Mapper, также очень велико. Для того, чтобы в этом убедиться, зайдите в пункт меню File – Export Vector Data. Из всего этого многообразия опишем только особенности вывода данных в виде шейп-файлов. Выбираем соответ-ствующий пункт из File – Export Vector Data.

В первой вкладке полученного окна задаем данные для экспорта. Вы-берите тот тип объектов, который необходимо экспортировать, поставив га-лочку против нужных пунктов. Если выбрано все, точечные, линейные и по-лигональные объекты будут выводиться в три разных файла соответственно. Название и местоположение создаваемого файла можно указать, щелкнув по кнопке Select.

11

Опцию Generate Project File… рекомендуется включить, чтобы позже не возникало проблем с проекциями.

Подводя итог занятию, скажем: GlobalMapper является не только

универсальным просмотровщиком пространственных данных, но и «пе-ревалочным пунктом» на путях, соединяющих различные геоинформа-ционные системы и сопутствующие им программы

Задание 2. Разработка стратегии оцифровки геологиче-ской карты (семинарское занятие)

На этом занятии мы попробуем себя в роли ГИС-инженера, планирую-

щего работу по оцифровке карт и созданию ГИС-проекта. При разработке структуры проекта важно заранее определить, какие данные будут в нем хра-ниться. Это зависит от потребностей пользователя получаемых карт и от ана-литических задач, которые будут решать с помощью проекта. Набор данных определяет список слоев проекта и их тип (точечный, линейный, полигональ-ный). Наша задача состоит в оцифровке сканированной геологической карты и топоосновы, с целью последующего объединения данных из обеих карт в одном проекте ГИС. На семинарском занятии вам под руководством препо-давателя необходимо обсудить содержание и структуру будущего проекта, составить список его слоев и их атрибутов, заполнить таблицу, приведенную ниже (табл. 1).

12

Таблица 1 Бланк для составления списка слоев проекта и их атирбутов

Объекты Слои Атрибуты слоя

Определившись со списком слоев, разработаем классификатор. Как вы помните из лекций, классификатор проекта ГИС содержит список всех вхо-дящих в проект данных с подробным описанием категорий и их краткими кодами. Чаще всего используют числовые коды. ГИС позволяют хранить ат-рибуты в текстовой форме. Часто этот способ обойти невозможно (например, названия). Но при любом удобном случае рекомендуется избегать ввода длинных текстовых фрагментов (тем более на русском языке) в ГИС. Замена длинных описаний краткими кодами позволяет сэкономить время при вводе и избежать многих ошибок.

При разработке классификатора следует уделить внимание выделению категорий. Категории данных следует подобрать до ввода объектов (имеются в виду качественные данные). Для большей информативности, конечно, кате-гории должны быть как можно более подробными (гранатовые и пироксено-вые скарны, а не просто скарны). Но стоит предусмотреть возможность объе-динения детальных категорий в более крупные (не скарны и роговики, а кон-тактовые изменения). Для этого вводят несколько уровней деления (глобаль-ный - метасоматиты, метаморфиты; общий - скарны, роговики; детальный - пироксеновые скарны, гранатовые скарны и т.д.). Соответственно необходи-мо ввести в проект несколько классификационных атрибутов.

13

Во время семинарского занятия студентами должна быть заполнена приведенная ниже таблица (табл. 2).

Таблица 2 Бланк для составления списка атрибутов слоев проекта

Слой Название слоя Атрибут Значение атрибута Код

При разработке классификатора и выборе кодов для геологической карты необходимо учитывать требования, принятые в России для оформле-ния электронных геологических карт. Эти требования сведены в «Эталонную базу знаков», разработанную СпецИКЦ РГ. Эта база есть на всех компьюте-рах ГИС-класса. Так как эта база знаков была разработана специально для геологических карт причем, только масштаба 1:200 000, вы можете столк-нуться с тем, что некоторых обозначений в ней просто нет. Поэтому вы со-ставляете собственный классификатор, в который вносите и коды из ЭБЗ и, при необходимости, свои собственные.

Подводя итог занятию, скажем: грамотная разработка структуры

будущего проекта ГИС, является фундаментом для всей дальнейшей работы: от векторизации карты до анализа представленной в проекте информации.

Задание 3. Рассмотрение типичного проекта EasyTrace, знакомство с возможностями программы

На этом занятии мы посмотрим, как устроен один из самых популяр-

ных векторизаторов – программа EasyTrace. Перепишите с сервера в свою

14

директорию материалы к упражнению 3. Запустите векторизатор, дважды

щелкнув по иконке на рабочем столе. Щелкните по кнопке , пе-рейдите в свою директорию и откройте файл Топооснова.jet (рис. 6).

Рис. 6. Окно векторизатора Easy Trace с открытым проектом

В левой части экрана расположена панель инструментов. Рассмотрим

некоторые из них. Кнопки , , и прочие подобные являются инстру-ментами оцифровки: плавных кривых, ломанных линий и полигонов соответ-

ственно. Кнопка используется при оцифровке изолиний рельефа. Она пе-реводит программу в режим автоматизированной простановки высот. С по-

мощью пипетки вы можете создать набор цветов, символизирующих на растровой карте объекты какого-либо одного типа (например, набор оттенков синего для рек). Этот набор понадобится при автоматизации процесса оциф-

ровки. Кнопки и служат для выделения одного или нескольких объек-

тов соответственно. Кнопка позволяет перейти к полному экстенту карты,

15

а простая лупа служит инструментом для увеличения или уменьшения

масштаба. Поле внизу экрана позволяет выбрать актив-ный слой (слой, с которым в данный момент вы хотите работать).

С инструментами познакомились. Теперь пора рассмотреть сам проект. Вы можете видеть, что в проекте EasyTrace объединены данные двух видов: сканированная карта в растровом формате и уже оцифрованные объекты в векторном формате. Причем, и растровые и векторные данные могут распо-лагаться в нескольких слоях. Щелкните дважды по полю активного слоя

, чтобы перейти к списку слоев (рис. 7).

Рис. 7. Окно менеджера слоев проекта Easy Trace

Как видите, в проекте имеется два растровых слоя: цветная карта и

черно-белая. Черно-белая сейчас отключена (не горит красная галочка рядом с ее именем). Векторных слоев больше, у каждого свое имя и цвет. Сейчас все слои включены. Чтобы отключить какой-либо из них, уберите галочку рядом с названием и нажмите кнопку «Применить».

16

Обратите внимание на две правых колонки в таблице векторных слоев: БД точек и БД линий. Это базы данных – хранилища, в которые заносятся данные о непространственных свойствах объектов (названия, содержания элементов, возраста и т.д). Для каждого слоя в EasyTrace может быть две ба-зы данных: для линий и для точек. Рассмотрим их поближе.

Войдите в главное меню, пункт «Проект» - «Базы данных…» (рис. 8).

Рис. 8. Окно настройки баз данных

Вы видите таблицу, в первой колонке которой перечислены все слои проекта, а во второй и третьей – соответствующие им базы. Слова в ячейках таблицы – это названия баз, то есть названия файлов с расширением .dbf, хранящихся в том же каталоге, что и сам проект.

Щелкните дважды по одному из названий баз, чтобы рассмотреть по-ближе ее структуру (рис. 9).

17

Рис. 9. Окно настройки выбранной базы данных

Вы видите таблицу из трех строк. Каждая строка соответствует одной колонке в таблице атрибутов (полю). Свойства полей разные, их тип и размер зависит от хранимых в них данных.

Закройте оба открытых окна, выделите одну из горизонталей стрелкой

и щелкните правой кнопкой в любом месте карты.

Рис. 10. Контекстное меню Easy Trace

В появившемся контекстном меню (рис. 10) щелкните по кнопке с яр-

лычком (Атрибуты). Появится список всех атрибутов объекта (рис. 11). Это окошко служит для того, чтобы заполнять базы данных слоя.

18

Рис. 11. Окно ввода атрибутов объектов

В данном случае атрибутов всего два: порядковый номер (USERID) и высота (H). Причем, менять можно только высоту.

О непространственной информации поговорили. Но ведь векторизато-ры созданы, прежде всего, для того, чтобы создавать пространственную ин-формацию. Причем, сила специализированных программ-векторизаторов в автоматизации процесса. EasyTrace в этом смысле на высоте. Но даже ему нелегко проводить автоматическую трассировку по цветному растру. Поэто-му то в проекте помимо цветной содержится еще и черно-белая карта. Пе-рейдите в список слоев проекта отключите цветную карту и подключите чер-но-белый растр.

Вы видите, что на этом растре изолинии выделены белым цветом, а все остальные объекты закрашены черным. Не видно ни рек, ни линий сетки… По такой основе автоматическая трассировка пойдет гораздо легче. Процесс создания такого растра отличается от простого обесцвечивания картинки в Photoshop и носит особое название «бинаризация» («би», то есть два цвета). Блок бинаризации входит в состав EasyTrace.

Попробуем оцифровать одну горизонталь по бинаризованному растру. Увеличьте изображение так, чтобы изолинии были хорошо видны. Выберите

инструмент на панели инструментов и слой «Изолинии» в поле активного

слоя внизу экрана, чтобы указать программе, в каком слое мы хотим рисовать (рис. 12). Теперь все готово. Щелкните мышкой по любому месту на какой-либо изолинии (желательно выбрать более толстую). Скорее всего, курсор «побежит» вдоль линии, оставляя за собой след. Трас-сировка началась. Если программа ошибется, всегда можно остановить ее правой кнопкой мыши и исправить.

19

Рис. 12. Выбор активного слоя

Мы не будем заниматься трассировкой – это уже сделали до нас. По-смотрим лучше, как можно экспортировать полученные данные в другие программы, в частности – в ArcGIS.

Выберите в главном меню пункт «Файл» - «Экспорт». Получите первое окно настройки экспорта (рис. 13).

Рис. 13. Первое окно мастера экспорта

В первой строке этого окна можно выбрать формат выпускаемого фай-ла. Как видите, выбор довольно богат. Для передачи данных в ArcGIS реко-мендуется формат шейп-файлов (.shp). Для экспорта в AutoCAD или Surfer

20

лучше выбрать .dxf. Остановимся на шейп-файлах. Во второй строке щелк-

ните по кнопке и укажите, в какую директорию будете экспортировать данные. Так как на выходе вы можете получить очень много файлов, создай-те в своей папке пустую директорию и направьте экспорт в нее. Нажмите «Далее».

В следующем окне можно выбрать слои для экспорта. Отметьте нуж-ные слои галочками и нажмите «Далее». В третьем окне можно ничего не менять, нажмите «Готово». Программа завершит экспорт и выдаст отчет о проделанной работе. Можно закрыть все окна и саму программу. Запустите «Мой компьютер», найдите директорию, в которую производился экспорт и посмотрите, как устроены полученные шейп-файлы.

Задание 4. Знакомство с программой ArcGIS, таблицы ат-рибутов. Способы отображения объектов, методы клас-сификации числовых атрибутивных данных

Запустите программу, дважды щелкнув по иконке на рабочем столе или выбрав пункт меню Пуск – Программы – ArcGIS – ArcMap. Окно программы показано на рисунке 14.

21

Рис. 14. Окно геоинформационной системы Arc GIS, пустой проект

Как видите, оно имеет две рабочие области и три панели инструментов. В правой части окна находится рабочая область (вид), в которой вы будете компоновать карту. В левой части располагается окно содержания вида – список слоев карты. Пока он пустой. Панель инструментов, разделяющая эти две части содержит инструменты, предназначенные для навигации по карте:

сдвиг , изменение масштаба , выбор и поиск объектов, про-

смотр свойств объекта , измерение расстояний . В верхней части окна находится главное меню программы и набор

стандартных инструментов для управления проектом: создать новый , от-

крыть , сохранить , печатать и инструменты копирования-вставки

. Все эти кнопки знакомы вам по другим программам. Кнопка

предназначена для добавления слоев. Кнопки запускают соответст-венно собственный менеджер файлов ArcGIS - ArcCatalog («желтый ящик»), каталог всех инструментов ArcGIS – ArcToolBox («красный чемоданчик») и командную строку ArcGIS для ввода команд в текстовом режиме. На нижней

22

панели в окне программы собраны инструменты рисования и настройки шрифта.

В настоящий момент вы видите на экране пустой ГИС-проект. Добавим в него несколько слоев: реки, изолинии рельефа, геологическую карту.

Щелкните по кнопке . На экране появиться стандартное окно выбора фай-ла. Перед началом работы вы должны были скопировать все необходимые материалы в свой рабочий каталог. Заходите туда и ищите файлы: REL_lin_200 (изолинии рельефа), RIV_lin_200 (реки), GEO_lin_200 (линей-ный слой геологии - геологические границы), GEO_pol_200 (полигональный слой геологии). Выделите один из этих файлов, или сразу все (удерживая клавишу Ctrl) и нажмите ОК. Выбранные слои будут добавлены на карту, их названия появятся в окне содержания вида (рис. 15).

Рис. 15. Окно Arc GIS с добавленными в проект слоями

Изучим поподробнее список слоев в окне содержания вида. Для начала, заменим названия слоев на более понятные: «Реки», «Рельеф» и т.д. Выдели-те нужный слой, щелкнув по его имени. Еще раз щелкните по имени, оно должно подсветиться синим цветом. Теперь можно набирать свое название.

23

Что еще можно тут проделать? Перенесите слой рек так, чтобы он ле-жал выше геологических границ и изолиний рельефа: выделите нужный слой и перетащите его наверх списка. Отключите слой рельефа: щелкните по га-лочке рядом с его названием. Щелкните дважды по названию слоя: получите полный список его свойств на нескольких вкладках. Менять эти свойства мы пока не будем.

Попробуем подвигаться по полученной карте, рассмотреть ее получше. По умолчанию программа подбирает масштаб так, чтобы показать все со-держимое карты. Это называется «полный экстент». Измените масштаб так,

чтобы рассмотреть детали (кнопка ). Подвигайте карту в разных направ-

лениях (кнопка ). Вернитесь на прежнее место (кнопка ). Перейдите к

полному экстенту карты (кнопка ). Последняя названная кнопка очень по-лезна. Если вы сильно увеличили масштаб и заблудились в карте, нажмите ее.

Посмотрим, где хранятся свойства объектов слоя? Щелкните правой кнопкой мыши по слою «Реки» в окне содержания и выберите из контекстно-го меню пункт «Открыть таблицу атрибутов» (рис. 16).

Рис. 16. Окно таблицы атрибутов слоя стратиграфии

Таблица атрибутов, прилагающаяся к каждому векторному слою, со-держит информацию о свойствах всех его объектов. Строка таблицы (запись) соответствует одному объекту, столбец (поле) – одному какому-либо свойст-

24

ву. Таблица динамически связана с картой. Объекты, выделенные на карте, в таблице также подсвечиваются голубым цветом.

Специалист, составляющий карту, редко ограничивается показом ме-стоположения и формы объектов. Скорее всего, вам придется демонстриро-вать на карте их непространственные свойства, то есть содержание таблицы атрибутов. В ArcGIS существует пять способов отображения картографиче-ских объектов и их свойств: единый символ, уникальные значения, градуиро-ванный цвет, градуированный символ, пропорциональные символы. Даль-нейшая наша задача состоит в изучении этих способов. Один из них – гра-дуированный символ – мы рассмотрим подробнее. Дело в том, что в его ос-нове (как и в основе способа градуированного цвета) лежит классификация объектов по какому-либо количественному атрибуту. Методов классифика-ции объектов в ArcGIS также несколько. От выбора конкретного метода за-висит вид итоговой карты. Мы изучим методы классификации и результат их действия на примере данных геохимического опробования на марганец. За-тем вы самостоятельно подберете наиболее подходящий метод для отобра-жения объектов слоя, данного вам преподавателем.

Запустите проект «Упражнение4.mxd» из своей рабочей папки. Этот проект содержит несколько слоев. Щелкните дважды по названию слоя «Крупные реки». Попадете в окно свойств слоя. В нем несколько вкладок. Сегодня нас интересует вкладка «Символы». Перейдите к ней (рис. 17).

25

Рис. 17. Окно свойств слоя, вкладка «Символы», метод «Единый символ»

В левой части окна вы видите список способов отображения. Для слоя с реками выбран «Единый символ», то есть все объекты отображаются одним цветом и формой символа. Голубой прямоугольник в верхней части окна по-казывает, какой именно символ выбран для слоя. Если хотите поменять его, щелкните по прямоугольнику. Получите окно выбора символа (рис. 18).

26

Рис. 18. Окно выбора символов для полигональных объектов

В левой части его находится набор готовых символов, в правой – ос-новные инструменты их настройки. Для более точного оформления нажмите кнопку «Свойства». Откроется окно редактора свойств символа. Попробуйте разобраться в нем самостоятельно.

Закройте открытые окна кнопкой «Отмена». Теперь посмотрим, какой способ выбран для слоя «Высоты». Щелкните дважды по его названию. Вкладка «Символы» окна свойств слоя будет выглядеть несколько иначе (рис. 19).

27

Рис. 19. Окно свойств слоя, вкладка «Символы», метод «Уникальные значения»

Левая часть точно такая же, как и в случае с единым символом. В спи-ске способов теперь выбран пункт «Уникальное значение». Это значит, что объекты слоя обозначаются несколькими разными символами в зависимости от того, к какой категории относится объект. Деление на категории основано на значении одного из полей таблицы атрибутов. Его имя показано в строке «Поле значений». В данном случае это поле «Type». Полный список значе-ний этого поля приведен ниже во втором столбце таблицы. В первом столбце находятся символы, выбранные для отображения объектов. Значения поля значений не обязательно будут подробно описывать смысл, придаваемый картографом той или иной категории. В нашем примере значение «Урез» не-обходимо расшифровать: «Точка уреза воды». Для поясняющего текста предназначен третий столбец. При создании легенды, в нее будут помещены заметки именно из третьей колонки.

Если необходимо сменить вид символа, щелкните дважды по соответ-ствующей строке таблицы. Попадете в уже знакомое окно выбора символа (рис. 20).

28

Рис. 20. Окно выбора символов для точечных объектов

Левая часть его имеет несколько иной вид. В прошлый раз мы работали с полигональным слоем, в окне выбора символа содержались символы для отображения полигонов. Теперь же мы перешли к точечным объектам, и про-грамма предложила нам соответствующий набор.

Закройте открытые окна кнопкой «Отмена». Следующим мы рассмот-рим слой «Рельеф». Щелкните дважды по его названию. Для изолиний рель-ефа выбран способ отображения объектов, называемый «Градуированный цвет» (рис. 21). Этот способ похож на предыдущий, но поле значений в дан-ном случае содержит числовые значения, а не текст. Это дает возможность делить объекты на разное количество классов разными методами. Задать ме-тод деления можно, щелкнув по кнопке «Классифицировать».

29

Рис. 21. Окно свойств слоя, вкладка «Символы», метод «Градуированный цвет»

Но об этом позже. Закройке окно кнопкой «Отмена» и изучите на-стройки символов слоя «Реки» самостоятельно.

Задание 5. Рассмотрение разного типа данных в ArcGIS. Построение топологии. Растеризация векторного покры-тия. Создание TIN-модели рельефа

Скопируйте с сервера в свою папку материалы к упражнению 5. Запус-

тите ArcGIS и щелкните по кнопке на панели инструментов ArcMap. От-кроется окно менеджера файлов ArcCatalog. Он устроен аналогично менед-жеру файлов Windows. В левой части его находится список папок, в правой – список файлов выбранной папки. Перейдите в свою директорию. Список файлов в ней будет выглядеть примерно так, как на рисунке 22.

30

Рис. 22. Содержание рабочего каталога в программе Arc Catalog

Как видите, помимо названий файлов в списке присутствуют разнооб-разные иконки. Каждая из них обозначает определенный тип данных. Из лекционного курса вы должны помнить, что векторная информация в ArcGIS может находиться в формате шейп-файлов, в виде покрытий и в базах гео-данных. Шейп-файлы обозначаются зелеными иконками, покрытия – желты-ми, баз геоданных тут нет. Приглядитесь, иконки одного цвета могут быть разными. Тип информации, содержащейся в файле (точки, линии и полиго-ны), отражен на рисунке иконки.

А что за рисунки рядом с файлами rel_grd_25 b rel_tin_25? Первая (иконка сеточка) соответствует растровой форме отображения поверхности – гриду. Вторая (желтая табличка с треугольником) обозначает TIN-модель по-верхности. И, наконец, иконка с лупой обозначает готовый проект ArcGIS. Посмотрим, что содержат те или иные файлы, чем отличаются шейп-файлы и покрытия, грид и TIN?

Обратите внимание на три вкладки над списком файлов. Сейчас вы на-ходитесь во вкладке «Содержание». Выделите шейп-файл с реками (RIV_lin_25) и перейдите на вкладку «Просмотр». Вы увидите пространст-венное содержание файла (рис.23).

31

Рис. 23. Пространственное содержание шейп-файла в программе Arc Catalog

Чтобы посмотреть таблицу атрибутов, выберите из выпадающего меню списка «Просмотр» внизу экрана пункт «Таблица». Вид окна просмотра из-менится (рис. 24).

Рис. 24. Содержание таблицы атрибутов шейп-файла в программе Arc Catalog

32

Теперь вы видите таблицу атрибутов файла. Рассмотрите таким же об-разом шейп-файлы RIV_pol_25 и REL_pnt_25. Определите их тип и узнайте, какие поля являются общими для всех шейп-файлов.

Теперь просмотрите покрытия RIV_lin_25, RIV_pol_25 и REL_pnt_25. Пространственные данные, содержащиеся в них, аналогичны данным шейп-файлов. Но таблицы атрибутов отличаются. Просмотрите атрибутивные таб-лицы покрытий и определите, какие поля для них характерны. Как вы помни-те из теоретического курса, покрытие отличается от шейп-файла наличием топологической информации в виде атрибутов объекта. Попробуйте ответить на вопрос: в каких именно полях атрибутивной таблицы она находится?

Рассмотрите грид и TIN-файл с рельефом. Табличных данных для этих двух типов нет (точнее для просмотра они недоступны). Сравните, как обе модели отображают одну и ту же поверхность. Для того, чтобы рассмотреть

картинку детальнее, можно воспользоваться кнопкой на панели инстру-

ментов. Для передвижения по карте выберите инструмент . Чтобы вер-

нуться назад, к полному экстенту используйте кнопку .

Расчет полигонального покрытия в ArcGis

Итак, рассматривая различные типы данных, вы могли видеть отличие

топологической и нетопологической модели пространственных данных. Те-перь посмотрим, так в ГИС можно сделать из нетопологической модели то-пологическую, то есть построить топологию. Изучать процесс построения топологии мы будем на примере задачи, часто встающей перед геологом. Это создание полигонального покрытия из линейного слоя геологических границ.

Находясь в окне ArcCatalog перейдите во вкладку «Просмотр», найдите в списке папок (слева) свою рабочую папку, раскройте ее, щелкнув по плю-сику рядом с названием и найдите в списке файлов линейный шейп-файл GEO_lin_200. Справа можно увидеть внешний вид данных (рис. 25).

33

Рис. 25. Вид линейного слоя геологических границ

Нажмите правую клавишу мыши и в контекстном меню выберите пункт «Экспорт» - «В покрытие». В окне «Класс объектов покрытие», в стро-ку «Выходное покрытие» введите адрес и имя создаваемого покрытия (GEO_lin_cov).

Нажмите ОК. Появится сообщение о создании покрытия, закройте его. В каталоге появится папка GEO_lin_cov, содержащая два файла: arc и tic (рис. 26).

Рис. 26. Внутренняя структура файла покрытия в Arc Catalog

Щелкните по его названию правой кнопкой и выберите пункт «Свойст-ва». В полученном окне «Свойства покрытия» перейдите во вкладку «Об-щие» («General») (рис. 27). Увидите небольшую таблицу, отражающую со-ставные части покрытия: arc, tic и route. Две последних части – служебные,

34

трогать их мы не будем. Нас интересует первая строка таблицы – «arc» (ли-нии или дуги). Выделите ее и щелкните по кнопке «Build». Появится малень-кое окошко в котором можно указать тип топологии, которую мы хотим по-строить (см. рис. 27). В строке «Класс объектов» выберите пункт «Полигон» и закройте оба окна кнопками ОК.

Рис. 27. Окно свойств покрытия, вкладка «Общие»

Полигональное покрытие готово. Посмотрите на результат своей рабо-ты в окне просмотра файла. Перейдите в режим таблице, проконтролируйте, появились ли в таблице атрибутов поля, характерные для покрытия.

Растеризация векторного слоя

Еще одна модель пространственных данных – растр – должна быть

рассмотрена сегодня. Наша задача конвертировать полигональный вектор-ный слой геологии в растр так, чтобы ячейки растра содержали данные о гео-логическом возрасте. Сделать это можно, выбрав соответствующую команду

из «красного чемоданчика». Щелкните по кнопке на панели инструмен-тов, чтобы открыть окно ArcToolBox (рис. 28).

35

Рис. 28. Окно проекта Arc GIS с панелью Arc Toolbox

Выберите инструмент «Feature to Raster» из набора инструментов «Convertion Tools» - «To Raster». В первой строке полученного окна (рис. 29) необходимо указать название исходного векторного слоя.

Рис. 29. Окно конвертера вектор-растр

Перетащите файл слоя «GEO_pol_200» из окна ArcCatalog в эту строку. Во второй строке надо указать, из какого поля атрибутивной таблицы слоя брать значения для ячеек нового растра. В нашем случае это поле «Name» в котором шестизначной цифрой закодировано название свиты. В третьей

36

строке введите название нового растра – GEO_grd_200. В самой нижней строке введите разрешение растра – 500 – и нажмите ОК.

Программа создаст растр. Рассмотрите его в окне просмотра. Проверь-

те значения ячеек полученного растра. Для этого выберите инструмент на панели инструментов и щелкните по какому-либо месту на растре. Появится окошко идентификатора со свойствами выбранной ячейки (рис. 30).

Рис. 30. Окно идентификатора

Шестизначное число рядом со словами «Значение пиксела» есть чи-словой код геологического возраста, взятый из поля «Name». Создание TIN-модели

TIN-модель – объемная модель рельефа, состоящая из треугольников разного размера. В таблице атрибутов этой модели хранятся высоты всех вер-шин треугольников, угол и направление их наклона. Зная высоту вершин тре-угольника программа может вычислить высоту в любой его точке.

Основой для построения TIN-модели является либо точечный векторный файл, либо линейный слой изолиний. В обоих случаях объекты исходного слоя должны хранить данные об их высоте. Добавьте в проект файл REL_m_lin_25 и переименуйте добавленный слой в «Изолинии рельефа». Щелкните правой кнопкой мыши по его названию и откройте таблицу атрибу-тов. Вы увидите в этой таблице несколько полей. Высота изолинии над уров-нем моря хранится поле «H». Закройте таблицу атрибутов.

37

Сначала нам надо создать пустую модель. Нажмите кнопку с красным

чемоданчиком на панели инструментов, чтобы открыть окно ArcToolbox. Выберите из набора инструментов 3D analyst Tools – TIN creation инструмент Create TIN и щелкните по нему дважды.

В полученном окне (рис. 31) в верхней строке введите имя итогового файла (REL_tin) и путь к нему. Сохраните новый файл в свою директорию.

В названии пути и имени файла не должно быть русских букв и пробелов! Если рядом со строкой появляется красный кружок с крестиком, значит, вы ввели неправильный путь к файлу или задали имя, совпадающее с именем уже существующего файла.

Рис. 31. Окно функции создания TIN-модели

Во второй строке обязательно надо ввести параметры проекции для

создаваемого слоя. Нажмите кнопку , чтобы перейти к окну пространст-венной привязки (рис. 32).

Программа предоставит нам несколько возможностей: выбрать проек-цию из списка готовых вариантов, импортировать параметры проекции из какого-либо слоя, создать привязку самостоятельно и т. д. Желательно, что-бы в проекте все слои находились в одной проекции.

38

Рис. 32. Окно пространственной привязки

Нажмите кнопку «Импорт» чтобы скопировать проекцию с сущест-вующего слоя. Найдите файл Riv_lin_25.shp. Он уже имеет все необходимые установки. Щелкните по нему дважды. В поле «Детали:» окна пространст-венной привязки появиться описание проекции. Нажмите ОК. Пустая модель рельефа создана. Теперь надо добавить в нее данные.

ЧТО МЫ СДЕЛАЛИ?

Мы создали заготовку под модель рельефа – плоский прямоугольник, привязанный к координатам реального мира. Теперь надо его «измять» так, чтобы он принял форму земной поверхности.

Редактирование TIN-модели

При создании модели рельефа можно использовать разные данные: изолинии рельефа, точки с известными высотами, линии рек или хребтов,

39

границы озер или береговую линию моря. Мы будем использовать только изолинии.

Перейдите в окно инструментов ArcToolbox. Выберите из набора 3D analyst Tools – TIN creation инструмент Edit TIN и щелкните по нему дважды.

В верхней строке полученного окна (рис. 33) введите имя редактируе-мого слоя. Для этого нажмите стрелочку вниз и выберите пункт REL_tin (на-звание пустой TIN-модели). Во второй строке аналогичным образом введите название слоя изолиний. Оно появиться ниже в таблице-списке входных сло-ев. В ней можно указать, из какого поля таблицы атрибутов слоя брать зна-чения высот. Щелкните по ячейке таблицы рядом с названием слоя изолиний и выберите поле высот (H).

Рис. 33. Окно редактора TIN-модели

Точно так же в список входных данных можно добавить слой рек. Его участие обеспечит более точное моделирование поверхности вдоль долин. Для слоя рек поле высот указывать не нужно. Нажмите ОК. Программа отре-дактирует существующую объемную модель и добавит результат к проекту.

ЧТО МЫ СДЕЛАЛИ?

Мы выбрали по определенному закону множество точек на горизонта-лях рельефа. Каждой точке приписали высоту горизонтали, на которой она находится.

Затем соединили точки отрезками так, чтобы получилось множество треугольников. Для каждого треугольника, пользуясь данными о высотах

40

его вершин, рассчитали угол наклона и азимут падения и записали их в таб-лицу атрибутов. И, наконец, используя эту информацию, построили объем-ную модель.

Рассмотрите полученную модель. Обратите внимание на то, как ото-

бражаются долины рек, на средние размеры граней модели в местах крутых и пологих склонов, на внешний вид вершин. Вы заметите, что долины рек со-ставлены ребрами треугольников, что крутые склоны моделируются боль-шим числом мелких граней, а пологие поверхности наоборот – несколькими крупными треугольниками. Вершины же как бы «срезаются» горизонтально расположенными гранями. Чтобы избежать этого эффекта, надо было ис-пользовать при построении точечный слой вершин с их высотами.

В заключение отметим, что поверхность в формате TIN можно конвер-тировать в растр (грид) так же, как и векторный полигональный слой.

Задание 6. Способы моделирования поверхностей в ArcGIS. TIN-модель. Способы создания поверхностей в Micromine. Каркасная модель

Одна из интересных возможностей ГИС – создание цифровой модели

рельефа. Из лекций вы должны помнить, что в ArcGIS существует два спосо-ба моделирования поверхности: растровый (грид) и векторный (TIN). На прошлом занятии мы уже строили TIN-модель, поэтому начнем с нее.

Скопируйте с сервера на свой компьютер материалы к седьмому зада-нию. Откройте ArcGIS и добавьте к проекту файл REL_tin_25. Увеличьте масштаб и измените способ представления, чтобы лучше разглядеть детали. Масштаб изменить можно с помощью лупы с плюсиком на панели инстру-ментов. Для выбора более удачного способа представления поверхности щелкните правой кнопкой мыши по названию файла рельефа и выберите пункт «Свойства». В полученном окне перейдите во вкладку «Символы» (рис. 34).

41

Рис. 34. Окно свойств слоя, вкладка «Символы»

В левой части окна находится список методов, с помощью которых на карте отражена земная поверхность: типы ребер и рельеф. Отключите оба пункта, убрав галочки рядом с их названиями, и добавьте еще один, щелкнув по кнопке «Добавить». В полученном окне выбора метода (рис. 35) отметьте пункты «Ребра одним символом», нажмите кнопку «Добавить» и затем «От-мена».

Рис. 35. Окно выбора метода отображения TIN-модели

42

Проверьте, стоит ли галочка рядом с пунктом «Ребра» и нажмите ОК, чтобы вернуться к карте. Как видите, TIN моделирует реальную поверхность с помощью треугольников разного размера и формы.

Таким же образом примените к TIN-модели метод «Грани одним сим-волом». Перед тем, как нажать ОК проверьте, стоит ли галочка возле пункта «Показывать эффект отмывки…» в нижнем левом углу. Вернувшись в окно карты, вы увидите, что рельеф земной поверхности отображен почти как в реальности: видны складки и хребты, будто земля освещена низко стоящим солнцем. Построить такую картинку возможно, имея данные об углах накло-на и падения каждого из треугольников. TIN действительно хранит в себе эти данные.

Но такое псевдообъемное изображение не так зрелищно, как настоящая трехмерная картинка, которую можно поворачивать и наклонять, на которую можно «натянуть» векторные слои, которую можно анимировать. Для того, чтобы увидеть эту замечательную модель, запустим еще одно приложение в составе ArcGIS – ArcScene (Пуск – Программы – ArcGIS – ArcScene).

Рис. 36. Окно программы Arc Scene

Окно программы (рис. 36) устроено так же, как и окно ArcMAP: в верхней части находится панель инструментов, слева – список слоев проекта, справа – окно трехмерного вида. Некоторые из кнопок панели инструментов

вам знакомы, некоторые другие поясним. Кнопка служит для управления

43

трехмерной моделью (наклон и вращение). Ее дополняет кнопка , служа-

щая для уменьшения/увеличения масштаба изображения. Кнопка - «по-местить наблюдателя – позволяет посмотреть на поверхность глазами на-

блюдателя, находящегося на этой поверхности в заданной точке. Кнопка помогает создать имитацию полета над поверхностью.

Рассмотрим подробнее эти функции. Добавьте в проект файл

REL_tin_25 из вашей рабочей директории (кнопка ). Модель рельефа по умолчанию располагается так, что мы видим ее немного сверху и сбоку (рис.

37). Выберите инструмент навигации (кнопка ) и попробуйте повращать изображение.

Рис. 37. Объемная модель рельефа в Arc Scene

Для этого нажмите кнопку мыши в любом месте вида и, не отпуская ее, перетащите мышь в сторону. Отпустите кнопку. Картинка повернется. Если надо переместить изображение, нажмите обе кнопки мыши.

Теперь выберите инструмент «Поместить наблюдателя» (кнопка ) и щелкните по любому месту на поверхности. Программа приблизит выбран-ную точку и разместит поверхность горизонтально (рис. 38).

44

Рис. 38. Вид на поверхность из заданной точки наблюдения

Вернитесь к полному экстенту, нажав кнопку на панели инструмен-

тов. Теперь попробуем создать маршрут полета. Нажмите кнопку , курсор примет вид птицы, сидящей на камнях. Щелкните по тому месту, откуда сле-дует начать осмотр, и слегка сдвиньте курсор в сторону полета. Картинка начнет двигаться. Чтобы остановить движение, нажмие Esc.

Теперь рассмотрим еще одну интересную возможность – «натяжение» растра на поверхность в формате TIN. Отключите видимость тин-модели, чтобы не загружать машину лишней работой. Добавьте к проекту растровый слой KSM_google. Это спутниковый снимок, полученный через систему GoogleEath. Добавленный слой отобразится в окне вида как плоская поверх-ность. Щелкните правой кнопкой по названию слоя геологии, выберите пункт «Свойства» и перейдите во вкладку «Базовые высоты» (рис. 39).

45

Рис. 39. Окно свойств слоя в Arc Scene, вкладка «Базовые высоты»

Отметьте пункт «Получить высоты для слоя из поверхности», выберите из выпадающего списка название файла с поверхностью (REL_tin_25). Чтобы рельеф был лучше заметен, в разделе «Конвертация Z-единиц введите коэф-фициент пересчета равный 2 и нажмите ОК. Космоснимок превратиться из плоского листа в объемную модель (рис. 40).

46

Рис. 40. Модель рельефа с наложенным на нее космоснимком

Модель, о которой шла речь выше, относится к классу псевдотрехмер-ных моделей. Ее особенности в том, что для каждой точки с координатами x,y можно хранить только одну координату z. Иными словами, с помощью TIN нельзя показывать участки поверхностей с отрицательным наклоном, нельзя моделировать рудные тела или подземные горные выработки. Для этих целей разработаны истинные трехмерные модели. С ними работает дру-гой класс программ – горно-геологические информационные системы. По-смотрим, как с этой задачей справляется ГГИС Micromine.

Задание 7. Интерполяция в ArcGIS и Surfer (сравнение возможностей)

Теперь перейдем ко второму способу отображения поверхностей – гри-

ду. Но рассматривать эту модель мы будем не на примере рельефа, а на близ-ких ему по смыслу геохимических полях. Грид геохимического поля содер-жит содержания элемента так же, как грид рельефа содержит высоты.

Закройте ArcScene, вернитесь в ArcMap и создайте новый проект

(кнопка на панели инструментов). Добавьте в новый проект файл

47

LGH_pnt_50. Это точечный файл с сетью литогеохимического опробования по вторичным ореолам масштаба 1:50 000. Результат анализа для каждой пробы приведен в таблице атрибутов слоя. Наша задача – построить грид распределения одного из элементов по данным точечного слоя. Эта операция называется интерполяцией.

Щелкните по кнопке с красным чемоданчиком , чтобы включить окно ArcToolBox – приложения ArcGIS, содержащего полный список функ-ций, доступных в программе. В окне ArcToolBox найдите пункт «Interpolation» в наборе «SpatialAnalistTools» и откройте его, щелкнув по плюсику рядом с названием.

Вы увидите, что программа предоставляет вам несколько методов ин-терполяции. Подробно об этих методах рассказывается на лекциях. Мы вы-берем самый простой – IDW (обратного взвешенного расстояния). Щелкните дважды по соответствующему пункту.

Рис. 41. Окно настройки интерполяции по методу ОВР

В верхней строке полученного окна (рис. 41) вы должны указать назва-ние исходного точечного файла, во второй – поле таблицы атрибутов, из ко-торого следует брать данные для построения (возьмем поле в содержаниями бериллия). В третьей строке надо ввести имя итогового файла (или оставить предложенное программой имя). Нажмите ОК. Программа создаст растр и добавит его к проекту.

48

Мы выбрали для построения простейший метод. Попробуйте построить карту распределения берилли другими методами – кригингом или методом естественного окружения (NaturalNeighbor). Сравните результаты.

В ArcGIS существует специальный модуль для подобных построений – GeostatisticalAnalyst. Чтобы получить доступ к нему, щелкните правой кноп-кой по пустому месту на панели инструментов и выберите из появившегося списка соответствующий пункт (рис. 42).

Рис. 42. Подключение панели инструментов «Geostatistical Analyst»

Появиться маленькое меню с единственной кнопкой. Щелкните по ней и выберите из списка пункт «Мастер операций геостатистики» (рис. 43).

Рис. 43. Выпадающее меню кнопки «Geostatistical Analyst»

В левом нижнем углу появившегося окна (рис. 44) вы увидите список доступных методов интерполяции. Выберите IDW (Inverse Distance Weight-ing). Укажите программе, из какого поля брать данные для построения (стро-ка «Атрибут» в левом верхнем углу) и щелкните по кнопке «Далее».

49

Рис. 44. Первое окно мастера интерполяции модуля геостатистического анализа

Как видите, в следующем окне (рис. 45) вы можете задать более точные настройки метода. В частности, тут доступна такая полезная для геохимика опция, как анизотропный эллипс поиска. Он применяется при геохимических построениях, если расстояние между профилями много больше, чем между точками на профиле. Попробуйте уменьшить размер малой полуоси эллипса поиска в соответствующей строке, введите угол наклона эллипса (320) и на-жмите «Готово». Программа создаст новый слой и добавит его к проекту. Сравните поля, полученные методом IDW с применением анизотропного эл-липса поиска и обычным методом IDW.

50

Рис. 45. Второе окно мастера интерполяции модуля геостатистического анализа

Другие методы интерполяции в GeostatisticalAnalyst имеют большое количество тонких настроек. Говорить о них подробно в нашем курсе мы не будем.

Как видите, ArcGIS предоставляет богатые возможности для работы с геохимическими данными. Однако, мы должны рассмотреть на этом занятии еще одну программу, предназначенную для построения геохимических полей и прочих подобных задач. Surfer – специализированная программа. Геологи, чья работа связана с построением геополей и поверхностей, предпочитают пользоваться Серфером. Посмотрим, как он справится с теми же заданиями.

Но, прежде, чем познакомиться с этой программой, переведем данные геохимического опробования в понятную ей форму. Surfer принимает данные в текстовом формате с разделителями табуляцией, а новые версии – непо-средственно в формате Excel. Войдите в свою директорию, где лежат мате-риалы к упражнению 8, и найдите там файл LGH_pnt_50.dbf. Это таблица ат-рибутов шейп-файла с сетью опробования. В ней содержаться все необходи-мые данные: номера точек, их координаты (x, y) и содержания элементов. Откройте этот файл в Excel и экспортируйте в текстовый формат (пункт ме-

51

ню Файл – Экспорт) или сохраните в родном формате Excel-а. Данные гото-вы.

Теперь запустите Surfer: Пуск – Все программы – Golden Software – Surfer8. Выберите пункт меню Grid – Data… и перейдите в свою директорию. Как видите, Surfer предлагает вам использовать для построения либо тексто-вый файл, либо таблицу Excel. Выберите один из них и нажмите кнопку «От-крыть» (рис. 46).

Рис. 46. Окно загрузки таблицы в Surfer

В первых двух строках полученного окна укажите программе, из каких полей брать координаты точек, в третьей выберите элемент, для которого бу-дет построено поле. Ниже в группе «Gridding Method» можно задать метод интерполяции. Как видите, в Surfer этих методов больше. Возьмем тот же, что и в ArcGIS: обратного взвешенного расстояния (самый верхний пункт). Отметив нужный метод, щелкните по кнопке «Advanced Options…» рядом с его названием. Вы увидите множество настроек, доступных в Surfer даже для такого простого метода (рис. 47).

52

Рис. 47. Окно настройки интерполяции в Surfer

Перейдите во вкладку «Search» и задайте такие же настройки, как и в ArcGIS: радиус1 – 6000, радиус2 – 3000, угол 320. Нажмите ОК. В основном окне интерполяции введите название выходного файла (Output Grid File) и тоже нажмите ОК. Программа создаст грид. Теперь его надо визуализиро-вать.

Выберите пункт меню Map – Contour Map - New Contour Map и укажи-те программе имя только что созданного грида. Surfer отобразит геохимиче-ское поле висмута при помощи изолиний равного содержания (рис. 48).

53

Рис. 48. Представление результатов интерполяции по ОВР в Surfer

Картинка получается не слишком понятной, по сравнению с построе-ниями ArcGIS. Изобразительные средства Surfer действительно уступают геоинформационным системам, однако математический аппарат в нем гораз-до богаче. Специалисты предпочитают объединять достоинства обоих про-грамм: строить изолинии в Surfer и экспортировать их в ГИС.

Выберите пункт меню «File» - «Export». В выпадающем списке «Тип файла» полученного окна (рис. 49) выберите пункт .shp (шейп-файл) и экс-портируйте карту в свою директорию. При экспорте программа предупредит вас, что из одной карты она может создать три шейп-файла: точечный, ли-нейный и полигональный (при наличии на карте объектов всех трех типов) или перевести все объекты в форму линий.

54

Рис. 49. Окно экспорта данных из Surfer в формат шейп-файла

В нашем случае будут экспортированы только линии, не меняйте ниче-го в этом окне, нажмите ОК.

Теперь вернитесь в ArcGIS. Подгрузите в новый проект сеть опробова-ния, созданный в ArcGIS грид и экспортированные из Surfer изолинии. Срав-ните, насколько отличаются результаты построений разных программ. Для большего удобства сравнения подберите подходящий способ отображения данных и соответствующую цветовую гамму. Обратите внимание, при экс-порте данные о содержаниях элемента для изолиний теряются. К сожалению.

Задание 8. Связь спутникового навигатора с компьюте-ром. Знакомство с программой Fugawi. Передача данных в ГИС

55

На этом занятии речь пойдет о способах связи спутникового навигатора с компьютером и программах, помогающих передавать информацию между этими двумя устройствами.

Начнем с того, что для соединения навигатора с компьютером существует два вида кабелей: COM и USB. Ранее GPS-устройства работали только через COM-порт - порт мыши, имевшийся на всех старых компьютерах. Сейчас на-вигаторы поставляются вместе с USB-кабелем, который можно подключить к любому современному компьютеру. Счастливчики, имеющие только новую или только старую технику, могут пропустить следующие два абзаца. Тем же, у кого либо навигатор, либо компьютер старые, понадобится переходник.

Новый компьютер или ноутбук, не имеющий COM-порта, соединяется со старым навигатором, не приспособленным под USB, посредством USBto-COM конвертера (кабеля). Такие кабеля-переходники имеют собственные драйвера, разные для разных типов кабелей. Перед подключением навигато-ра необходимо установить драйвер переходника. Древний компьютер (не имеющий USB-порта) соединить с современным

USB-навигатором невозможно, так как обратных переходников не сущест-вует. Вообще, переходник, как дополнительное звено, сильно усложняет за-дачу и снижает надежность системы. Если есть возможность – избавь-тесь от него. Ищите подходящий к вашей технике соединительный кабель в компьютерных магазинах и у поставщиков навигационного оборудования.

Другая проблема, связанная с типом соединяющего кабеля – это приспо-собленность программного обеспечения к современным навигаторам с USB-интерфейсом. Еще года два назад привычный ныне USB-интерфейс был но-винкой. Написанные тогда программы не рассчитаны на него. Если возника-ют проблемы при связи с компьютером – поищите более новую версию про-граммы.

Программ, предназначенных для передачи данных с компьютера в навига-тор (так называемых GPS-утилит) великое множество. Отметим две из них: OZI-explorer и Fugawi.

OZI-explorer стал стандартом для всех, кто всерьез занимается GPS-навигацией. Эта программа имеет две модификации: для настольных компь-ютеров и для карманных (наладонных или КПК). Для OZI легко найти привя-занную к реальным координатам растровую карту, а для популярных тури-стических районов – даже векторные данные. Fugawi не менее популярна

56

среди работающих с настольными компьютерами (не КПК). Существует много других подобных программ, более простых, но и более ограниченных по возможностям.

Рассмотрим основные функции, выполняемые GPS-утилитами. Первое – собственно связь с навигатором. Любая из GPS-утилит предусматривает на-стройку параметров связи: тип присоединенного навигатора, тип и номер порта, к которому подключен кабель, скорость передачи данных и пр. Без правильного указания этих данных никакой связи не будет.

Второе – настройки проекции. Серьезный пользователь никогда не ста-нет ограничивать себя стандартной проекцией UTM (датум WGS-84), по умолчанию предлагаемой навигаторами «американской национальности». Она хорошо подходит для использования в Америке, но не в России. Скорее всего, вы будете настраивать навигатор на «родную» проекцию Гаусса-Крюгера и эллипсоид Красовского-42. Для правильной передачи информации программа связи с GPS должна иметь те же настройки проекции, что и сам навигатор.

Третье – сброс зафиксированных навигатором точек, маршрутов и треков на компьютер и загрузка их с компьютера в навигатор. Это основная задача всех GPS-утилит.

Четвертое – привязка растровой карты. Работая на той или иной терри-тории, вы скорее всего обзавелись топокартами нужного масштаба. Весьма вероятно на этих картах присутствует координатная сетка. Значит, пользуясь ей, любую зафиксированную навигатором точку можно найти на бумажной карте. Но зачем же делать это вручную? OZI-explorer и Fugawi позволяет привязать сканированную карту к координатам реального мира. Проделав это, вы сможете увидеть все зафиксированные точки на растровой карте там, где они и должны быть.

Ниже мы рассмотрим, как все перечисленные задачи выполняет Fugawi.

Настройка параметров связи с навигатором

Запустите программу, выберите пункт меню Forms – GPS и перейдите

на вкладку Model (рис. 50). В строке Model выберите фирму-производителя навигатора (например, Garmin). В строке Icons можно указать набор услов-

57

ных знаков, используемых вашим навигатором. Заполнение этой строки не-обязательно.

Рис. 50. Окно настройки связи с навигатором в Fugawi,

вкладка «Модель»

Перейдите ко вкладке Settings (рис. 51). Проверьте, соответствуют ли ваши настройки приведенным ниже (на рисунке, слева) и нажмите кнопку Change Port. Получите окошко, изображенное на том же рисунке справа. В нем вы можете настроить порт, к которому подключен GPS-приемник. По-пробуйте использовать параметры, указанные на рисунке. Если соединение не работает, измените номер порта в первой строке. Во второй строке можно выбрать скорость передачи данных. Современные навигаторы работают на разных скоростях, попробуйте сами подобрать подходящую для вашего при-

емника.

58

Рис. 51. Окно настройки связи с навигатором в Fugawi,

вкладка «Установки»

Перейдите ко вкладке Out и проверьте, убрана ли там галочка. Если все параметры введены, связь должна быть установлена. Наличие связи можно проверить позже, в процессе сброса данных с навигатора.

Настройка проекции

Для корректной передачи данных настройки проекции в навигаторе и программе должны быть одинаковы.

Настройка пользовательской сетки

Перейдите в пункт меню Settings – User Grids. В полученном окошке

(User Grids) увидите список всех настроенных сеток (рис. 52).

59

Рис. 52. Окно выбора пользовательской сетки

Если вы только начали работать с Fugawi, список будет пустым. На-жмите кнопку New чтобы создать новую сетку. Получите окно Edit User Grid (рис. 53).

Рис. 53. Окно редактора пользовательской сетки

Для работы с картами Генштаба на территорию Красноярского края подойдут параметры, приведенные на рисунке. Конечно, вы можете ввести свои настроики в соответствии с вашими задачами. Главное, чтобы они соот-ветствовали настройкам навигатора.

Не забудьте указать правильное полушарие в строке Central Meridian! Мы живем в восточном (East) полушарии.

60

Если в списке датумов (нижняя строчка) нет Pulkovo 1942 (или другого нужного вам пункта) выберите пункт Other. Получите окно Searcs Map Datum (рис. 54).

Рис. 54. Окно выбора датума

Чтобы найти Пулково-42, перейдите к пункту Misc (в левой части ок-

на), с правой части появится список датумов, из которого можно выбрать нужный. Выбирайте и нажимайте ОК, чтобы закрыть текущее окно и вер-нуться в окно Edit User Grid.

Выставив нужные параметры в окне Edit User Grid, нажимает ОК. Окно User Grids закрываем кнопкой Close. Настройка проекции

Перейдите в пункт меню Settings – Preferences. Получите окно Pre-

fernces (рис. 55).

61

Рис. 55. Окно настройки проекции

В этом окне выберите настройки, аналогичные приведенным на рисун-ке. При выборе пользовательской сетки (User Grid) в строке Location Format вы попадете в уже знакомое окно User Grids. В нем надо выделить имя сетки, которую вы настроили в предыдущем пункте и нажать ОК.

Если в списке датумов (строка User UTM Datum) нет Pulkovo 1942 (или

другого нужного вам пункта) выберите пункт Other (см. выше). Закончив на-стройку, нажмите ОК чтобы вернуться к карте.

Сброс данных с навигатора и за-грузка точек в навигатор

При помощи программы Fugawi

из GPS-приемника в компьютер мож-но перенести зафиксированные вами путевые точки, построенные маршру-ты и треки (пройденные пути). Для

62

работы с каждым из перечисленных видов данных в Fugawi существует своя форма. Увидеть их можно, выбрав пункт меню Forms – Waypoint (для точек), Forms – Rout Library (для маршрутов) или Forms – Track Library (для треков). Все формы имеют схожий вид (рис. 56).

Рис. 56. Вид форм для управления путевыми точками, маршрутами и треками Вверху находится панель инструментов, с помощью которых осущест-

вляются все операции с данными. В левой части вы видите список папок с данными. В правой части отображается содержимое папки, выбранной в ле-вой части. Вы можете организовать сколько угодно папок, щелкнув по кноп-

ке на панели инструментов. Так же можно создать маршрут или трек,

щелкнув по кнопке , или соответственно.

Для связи с навигатором предназначены кнопки и на панели ин-струментов. Первая загружает данные в приемник, вторая позволяет считать их из приемника в компьютер. Для считывания данных создайте новую пап-

ку (или выделите одну из существующих) и нажмите кнопку . Если пара-метры связи настроены верно, начнется передача информации. Для загрузки данных выделите нужные точки/маршруты/треки в правой части окна. Если нужно сбросить все данные из папки, выделять их не обязательно. Нажмите

кнопку . Если был выделен хотя бы один объект, программа поинтересу-ется – хотите ли вы передать в приемник только выделенные объекты или весь список. Щелкните по кнопке «All». Получив ответ, Fugawi начнет пере-дачу данных. Сообщение об этом будет выведено в окне самого навигатора.

63

Импорт точек с известными координатами Часто возникает необходимость загрузить в навигатор точек с извест-

ными координатами. Для этого нужно создать таблицу, содержащую три ко-лонки: имя точки, координаты x и y. В первой строке таблицы должны нахо-диться названия колонок. Десятичные запятые в цифрах необходимо заме-нить точками. Подготовленный таким образом файл необходимо экспорти-ровать в текстовый формат с разделителями табуляцией (.txt).

Экспорт таблицы из Excel или Word. Перепишите с сервера в свою рабочую директорию материалы к упражнению 9. Откройте в Excel файл SET_pnt_50.xls. Его название означает, что в файле содержатся координаты точек (pnt) сети опробования (SET) масштаба 1:50 000 (50). Вы видите в фай-ле три колонки: номер точки и координаты. Колонок может быть и больше. Выберите пункт меню «Файл» - «Сохранить как». В строке «Тип данных» выберите нужный формат файла (см. рисунок 57).

Рис. 57. Выбор формата для сохраняемого файла в Excel

В строке «Имя файла» введите подходящее название и нажмите кнопку «Сохранить». Сохраняйте текстовый файл в свою директорию. Полученный файл откройте в программе «Блокнот» и убедитесь, что десятичные запятые

64

действительно заменены на точки. Если нет – замену можно провести в «Блокноте» (пункт меню «Правка» - «Заменить»).

Теперь файл готов к импорту. Перейдите в Fugawi, откройте форму

путевых точек (пункт меню Forms – Waypoint) и щелкните по кнопке . В появившемся окне (рис. 58) найдите ваш файл, выделите его и нажмите кнопку «Открыть».

Рис. 58. Окно открытия текстового файла в Fugawi

Щелкните два раза по полю Name в левой части полученного окна (рис. 59). Таким образом вы сообщите программе, что в первой колонке находятся названия точек.

65

Рис. 59. Окно импорта текстового файла в Fugawi

Спуститесь в самый низ списка. Щелкните два раза по полю User Grid. Выберите из списка пользовательскую сетку, которую вы настроили ранее (см. выше). Еще раз два раза щелкните, по тому же полю. Опять выберите ту же сетку.

Так вы объяснили программе, что в следующих двух колонках содер-жаться координаты точек в системе координат, описанной вами при настрой-ке пользовательской сетки.

В правой части окна должен получиться такой список: Name User Grid User Grid

Проверьте, чтобы в строке Field Delimiter был выбран пункт [TAB], а

ниже стоял нужный датум (например, Pulkovo 1942). Если датум не такой, как вам надо, нажмите кнопку Change и найдите нужный (как это сделать – описано выше). Если все настроено верно, нажмите ОК.

Экспорт данных в иные форматы Экспортировать точки, маршруты или треки из Fugawi в иные форматы

гораздо проще. Выделите нужные объекты в форме и нажмите кнопку на

66

панели инструментов. В полученном окне можно ввести имя файла и формат данных (рис. 60).

Рис. 60. Окно экспорта пространственных данных из Fugawi

В списке «Тип файла» первые два пункта представляют форматы, ис-пользуемые для загрузки в навигаторы.

Пункт «Text Files» позволяет получить таблицу с координатами точек в текстовом виде. Последний пункт («ESRI Shape Files») делает возможным получение шейп-файла, готового к загрузке в ArcView или ArcGIS. Выбирай-те нужный тип, вводите название файла и нажимайте кнопку «Сохранить».

Экспортируйте треки, полученные со спутникового навигатора в фор-мат .shp и подгрузине полученный шейп-файл в проект ArcGIS.

Задание 9. Загрузка карт в спутниковый навигатор. Зна-комство с программой MapEdit и SendMap

На прошлом занятии мы научились перебрасывать между компьюте-

ром и навигатором путевые точки, треки и маршруты. Теперь посмотрим, как можно поместить в GPS электронную карту. Сразу оговоримся, что проект, созданный в ГИС, для загрузки в навигатор непригоден. Для создания нави-гационных карт используют специальные программы. Мы рассмотрим три из них: MapEdit – программу для создания карты из готовых шейп-файлов или файлов MapInfo; cGPSmapper – программу-ключ к MapEdit, необходимую при экспорте готовых карт; SendMap – собственно загрузчик.

67

Создание навигационной карты Работа в MapEdit состоит из нескольких этапов: импорт необходимых

данных (слоев), задание свойств карты, сохранение карты и экспорт ее в .img-формат. MapEdit принимает картографические данные в двух форматах – шейп-файлы и слои MapInfo.

Сначала дадим несколько советов. 1. Редактировать слои в MapEdit можно, но очень неудобно, поэтому реко-мендуется использовать только готовые слои, без ошибок и недоработок. 2. В одном слое MapEdit может содержать данные только одного типа и отображать все объекты слоя одним символом. Поэтому, если надо пока-зать разной толщиной дороги разного типа, необходимо подготовить к им-порту несколько слоев – по одному для каждого типа дорог.

Итак, первый этап – импорт данных. Перепишите с сервера в свою ра-

бочую папку материалы к упражнению 10. Это набор шейп-файлов с изоли-ниями рельефа, реками (линейный слой для ручьев, полигональный – для крупных рек) и сетью геохимического опробования. Выберите в меню File пункт Import, подпункт ESRI shape (.shp).

Первой подгрузим в карту сеть опробования (SET_pnt_50.shp). Мастер импорта выдаст вам последовательно несколько окон, в которых вы сможете задать все необходимые параметры.

Первое окно (рис. 61) позволяет задать символ для отображения объек-тов слоя. Самостоятельно настроить вид символа (выбрать цвет или размер) невозможно, можно лишь выбрать символ из списка готовых вариантов. Вид этого списка зависит от типа импортируемого файла (точечный, линейный или полигональный).

68

Рис. 61. Первое окно мастера добавления шейп-файлов в Map Edit, выбор символа

Выбрав нужный символ, нажмите ОК. В следующем окне (рис. 62) вы увидите атрибутивную таблицу слоя.

69

Рис. 62. Второе окно мастера добавления шейп-файлов в Map Edit, настройка подписей

В этой таблице содержатся непространственные свойства объектов, та-кие как названия рек или содержание золота. Данные из этой таблицы можно использовать для подписывания объектов на карте. Проверьте, стоит ли га-лочка возле пункта “Select field for labels” и выделите колонку, из которой должны браться подписи (в нашем случае это колонка «No»). Нажмите «Да-лее».

В следующем окне задайте параметры проекции (рис. 63).

70

Рис. 63. Третье окно мастера добавления шейп-файлов в Map Edit, задание проекции

Для крупномасштабных работ в России обычно используется проекция Гаусса-Крюгера и датум Пулково 1942. Задайте эти параметры, не забудьте указать центральный меридиан (для Красноярска - 93) и нажмите «Далее».

В следующем окне (рис. 64.), ничего не изменяя, нажмите «Готово». Вы увидите на карте первый импортированный слой.

71

Рис. 64. Итоговое окно мастера добавления шейп-файлов в Map Edit при импорте первого слоя

Теперь можно объяснить, почему первым надо импортировать не са-мый важный слой? Последнее окно мы пропустили, так как в нем ничего, по сути, нельзя настроить. На самом деле, окно это очень полезно. Оно по-зволяет выбрать диапазон масштабов, при которых будет отображаться им-портируемый слой. Но, для того, чтобы получить возможность такой на-стройки, необходимо сначала создать несколько уровней масштабов. Это можно сделать только после добавления первого слоя в окне свойств карты.

Окно настройки свойств карты доступно через пункт меню Fail – Map Propertis. Это окно имеет несколько вкладок (рис. 65).

72

Рис. 65. Настройка карты, вкладка «Заголовок»

Во вкладке Header обязательны к заполнению два поля: ID и Name. Первое – любой восьмичисловой номер. Он нужен для того, чтобы навигатор отличал друг от друга загруженные в него карты. Второе поле – текстовое имя карты – предназначено с той же целью для пользователя навигатора. В имени карты используйте только английские буквы!

Во вкладке cGPSmapper (рис. 66) необходимо указать путь к програм-ме-ключу. Если она установлена на диск C:, путь будет выглядеть так: C:\cGPSmapper\cGPSmapper.exe. Введите путь в строку «Map Copyright».

Во вкладке Levels (рис. 67) можно задать несколько масштабных уров-ней для управления видимостью слоя (см. выше).

73

Рис. 66. Настройка карты, вкладка «cPGSMapper»

Рис. 67. Настройка карты, вкладка «Уровни карты»

74

Изначально в карте всего два уровня. Дважды щелкните по первому уровню, чтобы посмотреть, каким масштабам он соответствует. Вы увидите маленькое окошко с двумя строками (рис. 68).

Рис. 68. Окно настройки уровня карты

В верхней строке – масштабный диапазон экрана навигатора, в нижней – монитора. Выберите нужные интервалы из выпадающего меню и нажмите ОК. Вы можете добавить произвольное количество уровней, нажав кнопку Insert Befor. Для каждого из уровней необходимо указать интервалы масшта-бов так, чтобы они не пересекались и постепенно укрупнялись снизу вверх. То есть, самые крупные масштабы будут вверху списка, самые мелкие – вни-зу.

Сделав все настройки, закройте окно свойств кнопкой ОК и вернитесь к карте. Продолжайте импортировать слои. Теперь вы сможете управлять ви-димостью добавляемого слоя при разных масштабах. Обратите внимание, в последнем окошке мастера импорта будет выведен теперь список настроен-ных вами уровней (рис. 69).

75

Рис. 69. Итоговое окно мастера добавления шейп-файлов в Map Edit после настройки уровней карты

Отметьте галочкой нужные уровни. Добавленный слой будет видимым только в отмеченном диапазоне масштабов.

После добавления всех остальных слоев и настройки свойств сохрани-те карту. Для этого выберите пункт меню File – Save As. Сохранение перед экспортом обязательно!

Последний этап – экспорт. Выберите пункт меню File – Export. В пункте Export три подпункта: Garmin IMG, MapInfo Interchange и OziExplorer map. Мы хотим получить карту для загрузки в навигатор Garmin, поэтому выбираем пункт Garmin IMG.

Укажите название итогового файла (сохраняйте карту в свою рабочую директорию), нажмите ОК. В полученном окне экспорта (рис. 70) вводится путь к программе cGPSmapper. Этот путь мы указывали в свойствах карты, поэтому он должен появиться автоматически в верхней строке окна (C:\cGPSmapper\cGPSmapper.exe).

76

Рис. 70. Окно экспорта навигационной карты

Если не появился – наберите его вручную. Нажмите кнопку «Run», экс-порт начнется. Через некоторое появиться окошко с сообщением об успеш-ном выполнении операции. Нажмите ОК и закройте окно экспорта кнопкой «Close».

Загрузка карты в приемник GPS Теперь переходим к программе SendMap. Она гораздо проще. Запусти-

те ее. Вид окна программы показан на рисунке 71.

77

Рис. 71. Окно программы SandMap

Нажмите кнопку Add maps и найдите файл со своей картой. Нажмите ОК, имя карты появится в списке в большем белом поле. Вы можете доба-вить несколько карт.

Присоедините GPS-навигатор к компьютеру. Нажмите кнопку Connect, чтобы проверить – есть ли связь навигатора с компьютером. При наличии связи программа определит тип навигатора и выведет его в нижнем левом углу окна. Если связь не устанавливается, см. причины, описанные выше в главе «Работа в FUGAWI».

Если связь налажена, программа готова к передаче данных в навигатор. Есть два способа загрузки – с удалением имеющихся карт (кнопка «Erise maps in GPS) и с сохранением их (кнопка Upload selected maps to GPS). На-жмите кнопку ту кнопку, которая больше вам подходит. Начнется передача данных. Сообщение об этом должно отобразиться на экране навигатора.

ВНИМАНИЕ: Карты, загруженные в навигатор при продаже, в ре-зультате загрузки собственных карт могут пропасть!

ВНИМАНИЕ: Из-за ошибки в программе загрузка нескольких навига-торов подряд иногда невозможна. В этом случае после одного сеанса загруз-ки надо закрыть SendMap и открыть его снова.

78

Задание 10. Знакомство с аналитическими возможностя-ми ГИС (на примере ArcGIS)

Количество инструментов анализа пространственной информации в

ArcGIS очень велико. На этом занятии мы рассмотрим некоторые из них: вы-бор объекта по атрибуту и пространственному положению, наложение двух векторных слоев, построение буферных зон и грида удаленности, зональная статистика.

Выбор объектов по атрибуту

Скопируйте в свою рабочую директорию материалы к упражнению 11. Запустите ArcGIS и добавьте к проекту файл GEO_lin_200. Откройте его атри-бутивную таблицу. Вы видите в ней поле «Type», в котором числовым кодом закодирован тип границы: служебные линии начинаются с единицы, разные типы согласных границ – с двойки, тектонические нарушения – с тройки. Нам надо выбрать только разломы, то есть объекты, которые имеют в поле «Type» значение больше 30-ти. Иными словами, мы должны выделить объекты по их атрибутам.

Найдите в правом нижнем углу таблицы атрибутов кнопку «Опции», нажмите ее и выберите пункт «Выбрать по атрибуту». Попадете в окно по-строителя запросов (рис. 72). В верхней правой части окна вы можете видеть все поля таблицы атрибутов. Щелкните дважды по полю «Type». Его назва-ние появиться ниже, в поле запроса. Затем наберите с клавиатуры символ «>» и цифру 30.

79

Рис. 72. Окно выбора объектов по их атрибуту

Таким образом, вы должны получить в поле запроса следующий текст: «"Type" > 30». Если все верно, нажмите «Применить». Программа подсветит голубым цветом те строки таблицы атрибутов, которые отвечают критерию выбора, и соответствующие им объекты на карте. Закройте окно.

Если в слое есть выбранные объекты, все функции ArcGIS по умолча-нию работают только с выборкой.

Выбор объекта по его положению относительно объектов друго-го слоя

Выборка по атрибуту не является специфическим инструментом ГИС. Подобные функции есть также в системах управления базами данных и таб-личных редакторах. Операция, которую мы будем рассматривать ниже, ха-рактерна именно для ГИС. Она похожа на выбор по атрибуту, но критерием выборки в данном случае является пространственное положение, а не свой-ства объекта.

80

Добавьте в проект слой с рудными объектами (OBJ_pnt) и интрузивами (MGR_pol_500). Дайте им понятные названия в таблице содержания вида: «Рудные объекты» для «OBJ_pnt» и «Магматические критерии» для «MGR_pol_500». Подсчитаем, сколько рудных объектов расположено внутри интрузивов.

Перейдите в пункт главного меню «Выборка» - «Выбрать по расположению». В первой строке полученного окна (рис. 73) можно указать метод выборки. Оставьте тот, который программа предлагает по умолчанию: простая выбор-ка. Ниже отметьте галочкой слои, объекты которых мы хотим выбрать (слой «Рудные объекты»). Можно пометить несколько слоев. Еще ниже указывает-ся критерий выборки. Нажмите стрелку вниз и выберите из выпадающего меню пункт «Содержатся в объектах». В последней строке аналогичным об-разом выберите слой, по которому проводится выборка (Магматические кри-терии).

Рис. 73. Окно выбора объектов по их расположению

81

Нажмите «Применить» и закройте окно выбора. Объекты, отвечающие критерию, будут подсвечены на карте голубым цветом. Откройте атрибутив-ную таблицу слоя объектов. В нижней части таблицы можно посмотреть, сколько объектов имеется в слое и сколько из них выбрано (рис. 74).

Рис. 74. Счетчик выбранных объектов в окне таблицы атрибутов

Теперь мы можем сказать, сколько рудных объектов попадают в поле разви-тия магматических пород.

Построение вложенных кольцевых буферов

В геологии часто встречаются ситуации, когда объекты связаны друг с дру-гом, но в пространстве не пересекаются. Например, некоторые месторожде-ния обнаруживают четкую генетическую связь с разломами. Это не значит, что они «нанизаны» на линии разломов, как бусы на нитку, но концентрация их рядом с тектоническими нарушениями очевидна.

Чтобы определить, на каком именно расстоянии от разломов концентрирует-ся большинство рудных объектов, применим функцию ArcGIS «Множест-венные кольцевые буферы». Она создает полигональный слой. Этот слой со-держит набор вложенных друг в друга «колец» (или «бубликов»), каждое из которых объединяет точки, находящиеся в определенном интервале удален-ности от искомых объектов.

Нажмите кнопку с красным чемоданчиком на панели инструмен-тов, чтобы открыть окно ArcToolbox. Выберите из набора инструментов Analysis Tools – Proximiti инструмент Multiple ring buffer и щелкните по нему дважды.

В полученном окне (рис. 75) в верхней строке введите название слоя, для которого необходимо построить буферы: нажмите кнопку со стрелкой вниз и выберите из выпадающего списка нужный пункт (Геологические гра-

82

ницы). Если в слое есть выделенные объекты (у нас выделены все разломы), действие функции должно распространяться только на них. Во второй строке введите имя итогового файла и путь к нему. В названии пути и имени фай-ла не должно быть русских букв и пробелов! Назовите файл «MGR_buf_garev». Если рядом со строкой появляется красный кружок с кре-стиком, значит, вы ввели неправильный путь к файлу или задали имя, совпа-дающее с именем уже существующего файла.

Рис. 75. Окно построителя вложенных буферов

Еще ниже вы видите пустой список. В него необходимо внести грани-цы буферных зон, то есть интервалы удаленности (в метрах). Для того, чтобы составить более полное представление о связи объектов с тектоникой, внесем в список зон следующие значения: 50, 100, 250, 500, 1000. Порядок чисел в списке важен!

Нажмите ОК. Программа создаст векторный полигональный слой и предложит добавить его к проекту. Откройте таблицу атрибутов слоя буфе-ров. Вы увидите в ней поле «Distance» в котором храниться информация об удаленности.

Построение грида расстояний

83

Для изучения удаленности одних объектов от других в ArcGIS сущест-вует функция «Построение грида расстояний». Она создает растр, каждая ячейка которого содержит расстояние до ближайшего из интересующих вас объектов. Построим грид удаленности от тектонических нарушений.

Нажмите кнопку с красным чемоданчиком на панели инструмен-тов, чтобы открыть окно ArcToolbox. Выберите из набора инструментов Spa-tial analyst Tools – Distance инструмент Euclidian Distance и щелкните по нему дважды.

В полученном окне (рис. 76) в верхней строке необходимо ввести на-звание слоя, для которого будет строиться грид. Нажмите кнопку со стрелкой вниз и выберите из выпадающего списка нужный пункт (Геологические гра-ницы). Во второй строке введите имя итогового файла и путь к нему. В на-

звании пути и имени файла не должно быть русских букв и пробелов! Назовите файл «dist_GEO». Если рядом со строкой появляется красный кру-жок с крестиком, значит, вы ввели неправильный путь к файлу или задали имя, совпадающее с именем уже существующего файла.

Рис. 76. Окно построителя поверхности расстояний В третьей строке можно указать максимальную удаленность от объек-

тов, дальше которой нет смысла строить грид. Мы предполагаем, что влия-ние тектонических нарушений не распространяется дальше трех километров, и поэтому вводим в третью стоку значение 3000 (значение в метрах).

84

Размер выходной ячейки (четвертая строка) это разрешение растра. Чем оно меньше, тем точнее прогноз. Однако важно, чтобы все растры, ис-пользуемые при построении прогнозной карты, имели одинаковое разреше-ние. Введите 100 в четвертую строку и нажмите ОК. Программа построит грид расстояний и добавит его к карте.

Оверлей двух векторных слоев

Оверлей (наложение) – это пространственный аналог арифметических операций. При оверлее двух векторных слоев получается третий результи-рующий слой. Если подвергнуть оверлею (например, вырезанию) два полиго-нальных слоя, результирующий слой будет состоять из пересекающихся час-тей объектов.

Если наложить точечный или линейный слой на полигоны, сами объек-ты не изменятся, но атрибутивная таблица итогового слоя будет содержать атрибуты из обоих слоев. Попробуем проделать оба действия.

Начнем с наложения точечного слоя на полигональный: рудных объек-тов на стратиграфические подразделения. Добавьте в проект слой GEO_pol_500 и переименуйте его в «Стратиграфические критерии». Открой-те атрибутивную таблицу нового слоя. Вы увидите в ее самой правой колон-ке названия свит, которые составляют тот или иной полигон слоя. Нам надо добавить к каждому рудному объекту название свиты, в которую он попада-ет. Для этого проведем соединение слоя объектов со слоем геологии по про-странственному положению. Щелкните правой кнопкой мыши по названию слоя объектов, выберите пункт «Соединение и связи» - «Соединение».

В верхней строке полученного окна (рис. 77) выберите пункт «Данные из другого слоя на основании пространственного положения». Ниже укажите слой, из которого будет взята информация – «Стратиграфические критерии». Ниже укажите что «каждой точке будут присвоены атрибуты полигона, внутрь которого она попадает».

85

Рис. 77. Окно настройки соединения таблиц

В самой нижней строке введите имя итогового файла и путь к нему. В

названии пути и имени файла не должно быть русских букв и пробелов! Если рядом со строкой появляется красный кружок с крестиком, значит, вы ввели неправильный путь к файлу или задали имя, совпадающее с именем уже существующего файла. Выберите другое имя.

Нажмите ОК. Программа создаст новый точечный файл и сама добавит его к проекту. Откройте таблицу атрибутов нового слоя. Помимо полей, взя-тых из слоя рудных объектов (Size, Elem, Sc и т.д.), в ней должны появиться все поля из слоя геологии (в том числе и Name_svita).

Наложение грида на грид (зональная статистика)

86

Зональная статистика применяется тогда, когда необходимо исследо-вать положение какого-либо поля (например, геохимического) в зонах друго-го поля или поверхности (например, в стратиграфических подразделениях или зонах удаленности от интрузивов). Подсчитаем, с какой свитой связано наибольшее количество сурьмы.

Добавьте в проект два растровых слоя: geo_grd и sb_100_idw. Перейди-те в окно инструментов ArcToolbox. Выберите из набора Spatial Analys Tools – Zonal инструмент Zonal Statistic as Table и щелкните по нему дважды.

В полученном окне (рис. 78) в верхней строке необходимо ввести на-звание слоя зон. В нашем случае это будет грид стратиграфии. Выберите его название из выпадающего списка. Во второй строке выберите поле «Name_svita» (название свиты). В третьей и четвертой строках аналогичным образом укажите растр значений («Содержание сурьмы») и название выход-ной таблицы.

Рис. 78. Окно построения зональной статистики

Нажмите ОК. Программа создаст отчетную таблицу в формате .dbf и добавит ее к проекту. Откройте полученную таблицу так же, как открываете таблицы атрибутов – щелкните по ее названию правой кнопкой и выберите пункт «Открыть». Если вы не видите добавленную таблицу, переключитесь на вкладку «Источник» в нижней части окна содержания вида.

87

В отчетной таблице вы видите перечисление всех свит, имеющихся в гриде стратиграфии. В колонках, расположенных левее колонки свит, приве-дены статистические данные о содержании сурьмы в породах той или иной свиты (максимальное и минимальное содержание, среднее, ст. отклонение и пр.).

В данном упражнении описаны далеко не все возможности ArcGIS. Подробнее эту тему мы будем изучать в курсе «Компьютерное прогнозиро-вание».

Задание 11. Знакомство с растровой ГИС ILWIS

Окно ГИС ILWIS состоит из трех частей (рис. 79). Верхняя содержит

главное меню, стандартную панель инструментов и панель фильтров (о ней будет сказано чуть ниже). Слева расположено окно со списком всех инстру-ментов ILWIS (менеджер инструментов). Это окно имеет три вкладки. Во вкладке Operation-List все доступные функции расположены в алфавитном порядке. Во вкладке Operation-Tree те же функции распределены по группам для облегчения поиска. Вкладка Navigator служит для управления файлами и содержит список папок.

Самая большая часть окна – рабочее поле со списком файлов. В нем выведены названия всех файлов в рабочей директории. Как видно из рисун-ка, типы файлов однозначно идентифицируются по иконкам рядом с их на-званиями. ILWIS работает со следующими типами файлов:

Полигональные, линейные и точечные векторные карты.

Растровые карты

Таблицы. Наборы растровых карт

Трехмерные виды. Компоновки.

Графики. Домены

Представления Файлы геопривязки.

Файлы координатных систем. Гистограммы нескольких видов.

Фильтры. Функции.

Скрипты и прочие объекты.

88

Рис. 79. Вид главного окна программы ILWIS

Пользователь может выбирать, какие именно файлы будут показаны в

рабочей области. Для этого служит панель фильтров в верхней части экрана (рис. 80).

Рис. 80. Панель фильтров Щелкая по соответствующим кнопкам этой панели, можно вклю-

чать/отключать файлы выбранного типа. Чтобы открыть любой файл, доста-точно щелкнуть дважды по его названию. Программа либо сразу покажет его содержимое, либо попросит уточнить, в каком виде отображать карту. По-пробуем открыть растровую карту.

Щелкните по кнопке на панели фильтров, чтобы в рабочей области отображались файлы всех типов. Найдите в списке растровую карту

Ksm_rst_google (иконка ). Обратите внимание, что в списке присутствует

89

еще один файл с таким же названием, но другой иконкой ( )– файл гео-привязки. Щелкните по нему дважды. Откроется окно свойств геопривязки (рис. 81).

Рис. 81. Окно свойств геопривязки

Как видите, файл привязки содержит минимальные и максимальные координаты растра и ссылку на координатную систему. ILWIS включает три стандартных координатных системы: Unknown (не задана), LATLON (широ-та-долгота) и LatlonWGS84 (широта-долгота с использованием датума WGS84). В нашем случае использована координатная система Zone46, соз-данная пользователем. Закройте окно свойств геопривязки и щелкните дваж-ды по файлу Zone46, чтобы открыть свойств проекции (рис. 82).

90

Рис. 82. Окно настройки проекции

Как видите, в этом окне имеется три кнопки, с помощью которых мож-но задать проекцию, эллипсоид и датум. Эти три параметра однозначно опи-сывают координатную систему. В данном случае выбрана универсальная по-перечная проекция Меркатора и датум Пулково42 на эллипсоиде Красовско-го – система, принятая в России для всех средне-крупномасштабных карт. Закройте окно проекции кнопкой ОК и щелкните дважды по файлу космос-

нимка ( Ksm_rst_google).

91

Рис. 83. Окно настройки параметров просмотра растровой карты

Программа выдаст окно, в котором можно указать параметры просмот-ра карты. Не меняя ничего, нажмите ОК. Откроется окно вида карты (рис. 84).

Рис. 84. Окно просмотра карты

92

Это окно напоминает окно ArcMap. В верхней части расположена па-

нель инструментов просмотра: полный экстент , перерисовка экрана ,

измерение расстояний , лупы , инструмент выделения , кнопки

добавления/удаления слоев , кнопка сохранения карты и поле мас-

штаба . В левой части окна находится список слоев карты (в нашем случае слой только один) и обзорная карта. Обзорная карта бывает полезной при работе в крупном масштабе, когда на экране отображается маленький фрагмент карты: на ней показывается, в каком месте карты этот фрагмент на-ходится.

Добавим на карту слой сети опробования (set_pnt_50). Щелкните по

кнопке , выберите нужный файл и нажмите ОК. Программа предупредит, что проекция добавляемого файла не определена и он не может быть под-ключен к проекту. Нажмите ОК, чтобы закрыть окно предупреждения. Вер-нитесь в главное окно программы и найдите в списке файлов файл set_pnt_50

с иконкой . Щелкните правой кнопкой мыши по нему и выберите пункт Properties. Откроется окно свойств точечного векторного файла (рис. 85). Пе-реключитесь, если необходимо, во вкладку PointMap.

Рис. 85. Окно свойств точечного векторного файла

93

В этой вкладке можно установить связь векторного слоя с файлом ко-ординатной системы, доменом и таблицей. О доменах и таблицах поговорим ниже. Пока же выберите из выпадающего списка Coordinate System пункт Zone46 (тот же, что указан и для растровой карты). Нажмите ОК. Теперь век-торный слой можно добавлять в карту.

Вернитесь в окно вида карты, снова нажмите кнопку добавления слоя, выберите файл и нажмите ОК. На этот раз программа спросит, каким образом отображать объекты добавляемого слоя (рис. 86).

Рис. 86. Окно настройки параметров просмотра векторной карты

Примите установки, предлагаемые программой по умолчанию. Нажмите ОК. Слой будет выведен на карте. Все составляющие его точки отобразятся одним символом.

Окно карты может содержать большое количество векторных слоев, од-нако растровый слой может быть только один.

Теперь пора поговорить о таблицах и доменах. Растровые и векторные слои, таблицы и даже колонки таблиц в ILWIS имеют собственные домены. Домен – это список всех возможных значений ячеек растра, колонки таблицы

94

и пр. ILWIS поддерживает следующие типы доменов: идентификационный (порядковые номера объектов), домен классов (набор значений – обычно тек-стовых или целочисленных), логический или булев домен (в нем всего два значения: есть – 1 или нет – 0), домен значений (целые или дробные числа от x до y с шагом z), домен изображения (специальный тип, применяемый толь-ко для цветных растров). Список значений в домене классов задается пользо-вателем. В домене значений пользователь может задать только минимальное и максимальное значение и шаг. Домены классов и значений должны быть связаны с представлениями (файлами, в которых содержится набор символов для отображения объектов домена). Один домен может быть использован для нескольких объектов.

Щелкните правой кнопкой мыши по названию растрового слоя Noy-ba_classes и выберите пункт Properties. Попадете в окно свойств слоя (рис. 87). Активизируйте в нем вкладку «Raster Map».

Рис. 87. Окно свойств слоя, вкладка «Растровая карта»

95

В этой вкладке собраны ссылки на все служебные файлы, с которыми связан растровый слой Noyba_classes. В самой первой строке расположен файл геопривязки (GeoReference Corners). Так как рассматриваемый слой по-лучен при переклассификации космоснимка «ksm_rst_google», он имеет ту же геопривязку (ksm_rst_google). Щелкните по кнопке геопривязки, чтобы посмотреть ее параметры (рис. 88).

Рис. 88. Окно настройки геопривязки

Это окно мы уже рассматривали выше. Закройте окно геопривязки и вернитесь к окну свойств растра. Почти в середине окна вы можете видеть ссылку на домен классов (Domain class) «Noyba classes». Щелкните по ней, чтобы увидеть, как устроен этот домен (рис. 89).

Рис. 89. Окно просмотра содержимого домена

96

В таблице полученного окна вы увидите список всех значений, встре-

чающихся в растре (имен классов), их коды и описания. Над таблицей распо-ложена панель инструментов для работы с доменом. Найдите на панели

кнопку . Она предназначена для настройки представления слоя – файла, в котором содержится набор символов, с помощью которых объекты будут от-ражаться на карте. Щелкните по этой кнопке, чтобы попасть в окно настрой-ки представления (рис. 90).

Рис. 90. Окно настройки представления

В этом окне несколько вкладок: Raster – для растровых слоев, Polygon – для полигональных, Segment – для линейных и Point – для точечных. Это свя-зано с тем, что один домен и одна и та же презентация могут использоваться для слоев разных типов. Мы пока будем работать со вкладкой Raster.

Набор цветных прямоугольников в этой вкладке демонстрирует, каким цветом на карте будут отображаться соответствующие классы. Пользователь может менять эти цвета по своему усмотрению. Закройте окна представления и домена и вернитесь в окно свойств растра. Нерассмотренной осталась толь-ко таблица атрибутов, связанная с растром. Она носит то же имя, что и растр –, хотя имя может быть любым. Открыть эту таблицу их окна свойств нельзя, поэтому закройте окно свойств и вернитесь в главное окно программы. Най-

97

дите в списке файлов таблицу «Noyba classes» и откройте ее двойным щелч-ком (рис. 91).

Рис. 91. Содержание таблицы «Noyba classes»

Как видите, в этой таблице три колонки. Первая (серая) содержит в точ-ности повторяет содержание домена таблицы (и растра). Две другие – добав-лены пользователем. Обязательной является только первая, количество и тип остальных колонок – произвольны. Закройте таблицу и вернитесь в главное окно программы.

Итак, мы могли видеть, что для работы с одним растром необходим це-лый набор служебных файлов: геопривязка и проекция, домен, представле-ние и таблица атрибутов. Теперь откройте растр «Noyba classes» двойным щелчком по его имени. Перед открытием программа выдаст окно с запросом, в котором можно указать, какое представление выбрать для отображения слоя. Оставьте представление «Noyba classes», предложенное по умолчанию и нажмите ОК.

Вид списка слоев в левой части карты несколько отличен от того, что мы видели при открытии космоснимка. Теперь в этом списке выведена легенда, расшифровывающая значение цветов. Легенда создается на основе файла представления. Щелкните дважды по любой ячейке растра. Программа вы-даст небольшое информационное окно, где будут перечислены все атрибуты этой ячейки. В данном случае их три. Эти данные взяты из таблицы атрибу-тов, связанной с растром. Обратите внимание на цифры в правом нижнем уг-лу экрана. Они отображают координаты той ячейки растра, над которой в данный момент расположен курсор. Причем, программа выдает их в двух ко-

98

ординатных системах: собственном пространстве растра (количество ячеек от левого нижнего угла) и в пространстве реального мира (градусы или мет-ры от пересечения гринвичского меридиана с экватором). Вторая пара коор-динат рассчитывается программой по данным файла геопривязки, с которым связан растр.

Таким образом, мы видим, что все присоединенные к растру служебные файлы могут и должны использоваться при анализе растровых данных в ГИС ILWIS. На следующем занятии мы рассмотрим некоторые виды анализа ДДЗ, доступные в этой программе.

Задание 12. Анализ данных дистанционного зондирова-ния в ГИС ILWIS

Просмотр гистограммы изображения и яркостная коррекция Одна из первых задач при анализе растрового изображения – яркостная

коррекция изображения. В ILWIS доступны три способа яркостной коррек-ции: линейный, линейный с насыщением и способ сглаживания гистограм-мы. Неотъемлемая часть любого из них – анализ гистограммы изображения. На рисунке 92 показан пример такой гистограммы. По горизонтальной оси на ней отложены значения интенсивности сигнала (значения ячеек растра), по вертикальной – количество ячеек с данной интенсивностью (значением).

Рис. 92. Гистограмма растрового изображения

Как видите, все ячейки растра, для которого построена гистограмма,

имеют значения от 0 до 255 единиц. Основная же часть значений укладыва-

99

ется в интервал 25-200 единиц. Если выбросить все значения вне этого ин-тервала, а оставшуюся часть гистограммы растянуть на освободившееся ме-сто, изображение станет более контрастным. Этот метод коррекции называ-ется линейным методом с насыщением. В ILWIS есть и другие методы кор-рекции.

Посмотрим, как в ILWIS можно построить гистограмму и провести яр-костную коррекцию изображения. В главном окне программы найдите в спи-ске файлов растр «Stratch», щелкните по нему правой кнопкой мыши и выбе-рите пункт «Statistic» - «Histogramm». Программа выдаст окошко, в котором можно выбрать растр для построения гистограммы. Название растра «Stratch» будет выведено в нем автоматически, поэтому просто нажмите кнопку «Show». Программа нарисует гистограмму и выдаст подробную ста-тистику по гистограмме в целом и по каждому ее столбцу (рис. 93).

Рис. 93. Окно просмотра гистограммы

Рассматривая приведенную статистику, можно сделать вывод: интервал 200-250 на изображении остается практически не заполненным. Следова-тельно, можно применить к этому изображению линейный метод коррекции с насыщением.

100

Закройте окно с гистограммой и вернитесь в главное окно программы. Щелкните правой кнопкой мыши по названию растра «Stratch» и выберите пункт «Image Processing» - «Stratcsh». Программа выдаст окно яркостной коррекции (рис. 94).

Рис. 94. Окно настройки яркостной коррекции

В верхней строке этого окна можно выбрать растр, для которого будет проводиться коррекция. Имя нужного растра появится в этой строке автома-тически. Ниже надо выбрать метод коррекции. Отметьте пункт «Linear Strat-ching». Еще ниже можно задать интервал значений, который следует оста-вить. Отметьте пункт «Min, Max» и введите рядом с ним значения 0 и 200. В строку «Output Map» введите название для нового откорректированного рас-тра и нажмите кнопку «Show».

Создав новый растр, программа спросит, какое представление выбрать для его отображения (рис. 95).

101

Рис. 95. Окно запроса параметров для отображения растра

Оставьте предложенное по умолчанию представление «GRAY» и на-жмите ОК. Новый растр будет открыт. Не закрывая это окно, откройте ис-ходный растр «Stratch». Сравните вид обоих растров. Как видите, новый бо-лее контрастен.

Фильтрация изображения Помимо увеличения яркости, пользователь ILWIS может регулировать

четкость изображения путем применения различных фильтров. Мы рассмот-рим два из них. Первый призван уменьшить четкость, сгладить и упростить изображение, что помогает подготовить изображение к классификации. Вто-рой выполняет обратную задачу – увеличивает контрастность изображения и используется, например, при выделении линеаментов и кольцевых структур.

Щелкните правой кнопкой мыши по названию растра «Noyba_uv» и вы-берите пункт «Image Processing» - «Filter». Программа выдаст окно фильтра-ции (рис. 96).

102

Рис. 96. Окно фильтрации растра

В первой строке, как обычно, можно выбрать растр для обработки. Ниже указывается тип фильтра. Выберите «Average» если нужен сглаживающий фильтр. Ниже введите размеры фильтра – 5 на 5 ячеек. В строку «Output Ras-ter Map» введите название для создаваемого растра и нажмите кнопку «Show». Создав новый растр, программа спросит, какое представление вы-брать для его отображения. Выберите представление «GRAY» и нажмите ОК. Новый растр будет открыт. Откройте параллельно исходный растр. Увеличь-те изображение с помощью инструмента «Лупа», чтобы рассмотреть детали. Как видите, на фильтрованном растре мелкие перепады яркости сглажены, четкость уменьшена.

Закройте оба растра. Теперь примените к тому же исходному изображе-нию другой фильтр: созданный пользователем фильтр «Flt1». Щелкните пра-вой кнопкой мыши по названию растра «Noyba_uv» и выберите пункт «Image Processing» - «Filter», чтобы попасть в окно фильтрации. На этот раз мы вос-пользуемся фильтром, который был создан другим пользователем. В строке «File type» выберите пункт «Line». Вид окна несколько измениться. Под строкой «File type» появится еще одна строка с выпадающим списком «Filter Name». В этом списке можно выбрать файл с пользовательским фильтром

103

Синтез псевдоцветного изображения Данные дистанционного зондирования Земли обычно представляют со-

бой набор снимков, в градациях серого цвета показывающих отражение от поверхности излучения какого-либо одного интервала. Цветные фотографии, к которым привыкли обычные пользователи ДДЗ, есть не что иное, как ком-бинация трех серых каналов, одному из которых придан синий цвет, другому – красный, а третьему – зеленый. Полученные таким образом цвета называют псевдоцветами, так как они далеко не всегда соответствуют по цветовой гамме краскам реального мира. Посмотрим, как синтезируется в ILWIS изо-бражение в псевдоцветах.

Найдите в рабочей директории набор карт Noyba (файл с иконкой ). Этот набор включает в себя пять снимков одной и той же территории в раз-ных спектральных диапазонах. Щелкните правой кнопкой мыши по назва-нию набора и выберите пункт «Visualisation» - «As color Composit». Получите окно комбинатора растров (рис. 97).

Рис. 97. Окно комбинатора растров

В нем вы можете выбрать три растра, из которых следует компоновать изображение. Оставьте для начала растры, предложенные программой, и на-жмите ОК. ILWIS создаст псевдоцветное изображение и откроет его. Рас-

104

смотрите полученный снимок, затем закройте его и попробуйте создать изо-бражение из других каналов. Сравните его с первым.

До сих пор мы использовали обычное сложение цветовых слоев по ме-тоду RGB (red, green, blue). Об этом говорил пункт «RGB», отмеченный в ок-не комбинатора растров левее списка слоев. Попробуйте использовать дру-гой метод комбинации. Например, пометьте пункт «HSI» (цвет, насыщен-ность, интенсивность) и выберите для третьего слоя (интенсивности) наибо-лее контрастный растр, а для двух других – менее контрастные (рис. 97).

Рис. 97. Окно комбинатора растра, комбинация по методу HSI

Сравните результат с картами, полученными методом «RGB». Степень контрастности растра можно оценить по цифрам, расположенным правее его названия в окне комбинатора растра. Как видно из рисунка ниже, ячейки рас-тра «Princ_comp_2» имеют значения в интервале от –125 до 170 (перепад – около 200), а для растра «Princ_comp_1» значения ячеек колеблются в ин-тервале 0-440. Следовательно, второй слой контрастнее.

Классификация с обучением Одна из важнейших задач растровой ГИС – классификация растра, то

есть выделение на сложном растре с большим количеством деталей и оттен-ков, нескольких отличных друг от друга территорий с определенными свой-

105

ствами. Примером такой классификации может служить выделение на кос-моснимке лесов, лугов, водных поверхностей и открытых скальных пород. Такое деление можно проводить в ILWIS автоматически. Для этого предва-рительно необходимо указать программе по несколько эталонных участков для каждого класса, опираясь на которые ILWIS сможет точнее провести классификацию. Такой метод носит название «метод классификации с обу-чением». Набор эталонов уже имеется в вашей рабочей директории – файл «Klasses» с иконкой . В нем помимо набора эталонов содержится ссылка на растр или набор растров, по которым следует проводить классификацию. Щелкните по нему правой кнопкой мыши и выберите пункт «Classify». По-падете в окно настройки классификации (рис. 98).

Рис. 98. Окно настройки классификации

В первой строке этого окна можно выбрать файл с набором эталонов (входные растры указывать не надо). Ниже вы видите список доступных ме-тодов классификации. Список этот достаточно велик, результаты действия каждого из методов немного отличается друг от друга. Попробуйте постро-ить несколько классифицированных растров разными методами по одному набору. Для начала выберите самый простой первый метод – «BoxClassifier». В нижней части окна введите название для нового растра и нажмите кнопку «Show». Рассмотрите результат, сравните с исходным цветным снимком

106

«ksm_rst_google», насколько верно проведено выделение разнородных терри-торий? Попробуйте использовать другой метод классификации.

Кластеризация Качество классификации с обучением зависит не только от выбранного

метода. Правильность выделения территорий при таком способе классифика-ции прежде всего зависит от правильности составления набора эталонных участков. В этом и состоит главная задача пользователя, занимающегося классификацией. Другой способ деления ячеек растра на группы – кластери-зация – более удобен для пользователя, так как не требует почти никаких действий с его стороны. Программа проводит деление самостоятельно по за-ложенным в ней алгоритмам. Этот метод редко дает удовлетворительный ре-зультат, если есть возможность сравнить классифицированный растр с ре-альностью (то есть известны свойства территории, которую отражает тот или иной класс). Однако часто встречаются ситуации, когда территория исследо-вана недостаточно, и эталоны выделить невозможно. Тогда кластеризация становится наиболее подходящим методом.

Щелкните правой кнопкой мыши по какому-либо растру и выберите пункт «Image Processing» - «Cluster». Попадете в окно настройки кластериза-ции (рис. 99).

107

Рис. 99. Окно настройки кластеризации

Как видите, кластеризацию можно проводить как по одному, так и по нескольким (до трех) растрам. Воспользуемся предложенным по умолчанию вариантом (три растра). В качестве исходных данных выберите три карты из набора карт «Noyba». Ниже в строке «Number of Clusters» выберите число классов (например, 6). Слишком большое число классов лишит смысла про-цесс классификации, слишком маленькое – неоправданно упростит картину. Ниже введите название для нового растра и нажмите кнопку «Show». Про-грамма создаст и откроет классифицированную карту. Сравните ее с цветным космоснимком той же территории («ksm_rst_google»).

Продемонстрированные функции – лишь небольшая часть возможностей ГИС ILWIS. На пятом курсе вы будете изучать эту программу более подроб-но. А пока нам пора переходить к следующему классу геоинформационных систем – горно-геологическим информационным системам.

Задание 14. Рассмотрение типичного проекта ГГИС Micromine, знакомство с возможностями программы