Создание электронной карты микрорайона

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Базовая кафедра строительного материаловедения и технологий

Курсовая работа

Геоинформационные системы в градостроительстве

Создание электронной карты микрорайона

КР – 2069829 – 08.04.01 – ФПС – 03 – 19

Выполнил:

студент группы ФПСм-18 Шестаков А.В.

Руководитель:

доцент, к.т.н Глебушкина Л.В.

Братск 2019

Введение 3

1 Создание базы данных 4

2 Создание растровой карты 6

3 Создание векторной карты 8

4 Работа с электронной картой 15

Заключение 17

Список использованных источников 18

Приложение А 19

Приложение Б 20

Введение

Процесс градостроительного проектирования и управления территориями крайне сложен и неоднозначен. Для того чтобы принимать правильные решения, необходимо учитывать значительное количество факторов из разных отраслей знаний, причем не просто учитывать их, но рассматривать их в причинно-следственной взаимосвязи, которая зачастую бывает не очевидной. Не случайно в урбанистике работают не только архитекторы-планировщики, а в разработке градостроительной документации принимают участие специалисты различных специальностей: архитекторы, транспортники, инженеры по инженерным системам, географы, геологи, экономисты и т.д.

Сам процесс создания и само структурное построение градостроительной проектной документации очевидно свидетельствует об эффективности использования ГИС-технологий. Во-первых, поскольку исходные данные множества организаций, в том числе графические документы, обычно представляются на разных картографических основах и часто в виде схем, то именно ГИС-технологии позволяют приводить их к “единому знаменателю”, т.е. к единой картографической основе. Во-вторых, создаются в цифровом виде разделы и картографические материалы по отдельным направлениям, представляющим, по существу, тематические картографические и семантические базы геоинформационной системы. В-третьих, проводится сопряженный анализ указанной выше информации и создается синтетическая схема «Комплексный градостроительный анализ территории», где весь мощный арсенал ГИС-технологий может быть успешно применен.

Результатом такой работы становится создание полноценной градостроительной геоинформационной системы, которая вполне может рассматриваться как ядро территориальной (областной, районной, муниципальной) ГИС, поскольку градостроительная документация содержит в себе именно комплексное осмысление территории. Геоинформационная система (ГИС) использует современные средства хранения информации, обеспечивает регламентированный доступ, редактирование и ввод новых данных.

В России ГИС «ИнГЕО» применяется во многих городах и областях (Самара, Братск, Екатеринбург, Оренбург, Челябинская область, Башкирия и т.д., всего более 300 предприятий). ГИС «ИнГЕО» позволяет создавать топологически корректные цифровые карты, обеспечивает регламентированный доступ к единым информационно-картогра-фическим данным.

Цель курсовой работы – приобретение практических навыков работы в среде ГИС ИнГео, позволяющей создавать электронные карты различного уровня сложности, освоить методику создания электронной карты и научиться извлекать необходимую информацию по карте.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- усвоить понятие о геоинформационном картировании;

- изучить требования к техническому и программному обеспечению ГИС;

- освоить процесс создания и работы с электронной картой.

Сначала была проведена подготовка каталогов для размещения данных. Для этого на рабочем диске С была создана папка «Шестаков» с двумя вложенными в нее папками «SemData» (для размещения семантических данных) и «RasterData» (для размещения растровых изображений планшетов карты).

Далее создаем базу данных на сервере данных. Для этого заходим в Настройку сервера данных, выбираем пиктограмму создать базу данных . Алгоритм выполнения операций приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Алгоритм создания базы данных на сервере данных

Следующим шагом является добавление новой базы данных в список источников данных ГИС ИнГео. Для этого запускаем ГИС ИнГео. При запуске системы появится диалоговое окно Открыть базу данных. Необходимо выбрать источник базы данных, для этого нажимаем кнопку Список, затем кнопку Добавить и далее следовать инструкции, показанной на рисунке 2.

Рисунок 2 – Алгоритм добавления БД в список источника данных ГИС

В конце нажимаем ОК и на этом база данных добавлена в список источников данных ГИС ИнГео.

Растровая карта состоит из множества сшитых растровых фрагментов и аналогична фотографическому снимку обычной бумажной карты. Эти фрагменты будем для краткости называть планшетами. Каждый планшет (изображение) нужно будет «уложить» в ячейку эталонной координатной сетки, которая называется дискретом. С каждым планшетом связывается внешний растровый файл формата bmp. При отображении планшета связанный с ним растровый файл полностью вписывается в границы дискрета. Обычно растровые карты используют как подложку для формирования векторных карт.

Территория в системе ИнГео это прямоугольная область определённых размеров, для которой создаётся электронная карта. Она имеет раз и навсегда заданные размеры. Чтобы создать территорию, необходимо открыть окно Проводник базы данных, затем Создать элемент, далее Создать территорию и назвать ее. Также следует задать координаты границ территории в метрах, т.е. размер растровой карты (рис. 3). Ширина записывается в строку Y2, а высота – X2.

Рисунок 3 – Вид диалогового окна при создании территории

Далее создаем проект как показано на рисунке 4, называем его «Адресный план».

Рисунок 4 – Вид диалогового окна при создании проекта

Затем так же через кнопку Создать элемент создаем растровую карту и называем ее «Растр», далее указываем размеры, как показано на рисунке 5.

Рисунок 5 – Вид диалогового окна при создании растровой карты

Далее при помощи пиктограммы добавляем растровую карту в текущий проект. На рабочем месте в подокне слои появился слой растровой карты. Его необходимо активировать для работы путем двойного щелчка левой кнопкой мыши на значке карты до появления красной стрелки. Щелкаем внутри появившегося пунктирного красного контура на поле и нажимаем кнопку. Далее выбираем картинку в папке «RasterData» (рис. 6).

Рисунок 6 – Рабочее место с растровой картой

Итак, мы вставили подготовленную картинку в назначенную область и получили растровую карту.

Векторная карта создается аналогично растровой. В проводнике базы данных нажимаем кнопку Создать элемент, выбираем создать векторную карту, называем ее «Адресный план» и нажимаем Включить карту в текущий проект.

Перед нанесением на векторную карту объектов нового типа необходимо добавить в неё новый слой и описать все семантические характеристики объектов, создаваемых в этом слое. Первоначально векторная карта не имеет ни одного слоя.

Далее выделяем полученную карту и через кнопку Создать элементсоздаем два слоя: «Здания» и «Улицы».

Аналогично в слое «Здания» создаем стили: «Жилые», «Общественные», «Таблички», «Номер здания» и «Назначение». А в слое «Улицы»: «Микрорайон», «Покрытия», «Газон», «Пирогова», «Макаренко», «Погодаева», «Наймушина» и «Солнечная».

Стиль отображения графического объекта в ГИС ИнГео это способ создания и отображения на карте графических объектов. В каждом стиле описываются такие характеристики объектов, как: набор методов отображения и атрибутов (стандартный, текстовый и символьный), где задаются цвета окантовки объекта, закраски (для полигонов), вид штриховки и т.д.

Стили служат в основном для решения следующих задач:

3) Для «пририсовывания» к объекту различных оформительских элементов: подписей, условных топографических обозначений и т.п., которые становятся составной частью объекта, но выглядят по-другому.

Стиль позволяет один раз создать для определённого класса объектов способ его графического отображения и рисовать его впоследствии, уже не заботясь о цвете, штриховке, принципах формирования формы объектов и т.д., поскольку ГИС знает, как рисовать объект каждого типа.

В каждом стиле нужно выставить параметры, для корректной работы ГИС ИнГео.

Для стилей «Жилые» и «Общественные» правила задания стиля будут одинаковые, как для стилей: «Номер здания», «Назначение», «Микрорайон», «Пирогова», «Макаренко», «Погодаева», «Наймушина» и «Солнечная»; «Покрытия» и «Газон». Для стиля «Таблички» правила свои. Все параметры отображены на рисунке 7.

Рисунок 7 – Правила для определения параметров стилей

Также для каждого стиля выбираем метод отображения. Для этого с помощью кнопки Создать элементдля стилей «Жилые», «Общественные», «Покрытия» и «Газон» добавляем стандартный метод отображения, для стиля «Таблички» символьный, а для остальных текстовый.

Стандартный метод отображения наиболее часто используется и применяется при формировании замкнутой области, т.е. для топологически корректных объектов.

Текстовый метод отображения используется для отображения на карте текста, например, создания меток дома, названий улиц и т.д., чаще всего связанных с конкретными полями семантических таблиц по объектам.

Символьный метод отображения используется в случае, чтобы отобразить какой-либо созданный условный знак (например, символ самолёта для изображения местонахождения аэропорта).

На рисунке 8 показан Проводник базы данных, отражающий в подокне «Объекты» описанный классификатор.

Рисунок 8 – Иерархия слоев карты и стилей объектов

Далее начинаем создавать объекты, обрисовывая их по растровой карте, перед этим активизировав нужный слой (возле слоя должен появиться значок ). Для создания объекта нужно нажать пиктограммуи из списка выбрать стиль, например, «Жилые» и т.д., после завершения объекта правой клавишей мыши вызываем контекстное меню и выбираем команду Выйти из режима создания.

Для того чтобы перейти в режим редактирования контура, нужно выбрать из панели инструментов главного окна программы пиктограмму <Object: word/embeddings/oleObject1.bin> Редактировать контур или вызвать ее двумя щелчками левой клавшей мыши. Выбранный объект будет выделен черными граничными линиями, а на углах появятся специальные квадратные метки (вершины объекта). Вызвав контекстное меню правой клавишей мыши, мы видим, какие операции редактирования доступны в системе.

Для перемещения одной из сторон объекта выделяем объект, входим в режим редактирования. Подводим курсор к отрезку (он примет форму крестика), выделив это ребро левой клавишей мыши. Не отпуская клавишу мыши, перемещаем курсор в другое место.

Контур А1В1 прямой АВ будет перемещаться за курсором. При этом деформируется форма объекта, но сохраняются топологические связи, т.е. отрезки (ребра), связанные с перемещаемым отрезком (ребром) общими узлами, также перемещаются (рис. 9). Отпустив левую клавишу мыши, объект примет новую заданную форму. Чтобы закончить редактирование, нажимаем на правую клавишу мыши и в появившемся контекстном меню выберите команду Выйти из режима редактирования.

Рисунок 9 – Пример перемещения ребра

Объекты на векторной карте можно не только создавать, редактировать, но и выделять, копировать, передвигать. Эти операции облегчают ввод векторной карты.

<Object: word/embeddings/oleObject4.bin> Выделение объектов. При выполнении этих операций выделяются только те объекты, которые целиком попали в область выделения.

Режим выбора с пересечением области используется в случае, если нужно выделить участок карты, в котором будут захвачены не только находящиеся внутри этой области объекты, но и пересекающиеся объекты. Сначала выбираем эту пиктограмму, а затем <Object: word/embeddings/oleObject6.bin>.

<Object: word/embeddings/oleObject7.bin> Перемещение выделенного объекта. Для этого выделяем объект, который надо переместить. Выбрав эту пиктограмму, выделяем ещё раз объект и перемещаем мышь, не отпуская левую клавишу. Этой же пиктограммой выполняется команда копирования. Для этого при выборе нужного объекта нажимаем и не отпускаем клавишу “Ctrl”.

<Object: word/embeddings/oleObject8.bin> Повернуть выделенный объект. Выбрав эту пиктограмму, можно повернуть выделенный объект или группу объектов в любом направлении.

<Object: word/embeddings/oleObject9.bin> Захватить объект для выполнения пространственных операций;

<Object: word/embeddings/oleObject10.bin> Объединить захваченный объект с выделенными;

<Object: word/embeddings/oleObject11.bin> Вычесть выделенные объекты из захваченного;

<Object: word/embeddings/oleObject12.bin> Выполнить пересечение захваченного объекта с выделенными;

<Object: word/embeddings/oleObject13.bin> Выполнить исключение захваченного объекта с выделенными;

<Object: word/embeddings/oleObject14.bin> Настройка параметров пространственных операций.

Далее переходим к созданию форм объектов карты, для начала это сделаем при помощи стиля «Таблички». Для этого выделяем здание, нажимаем пиктограмму и выбираем стиль «Таблички», по завершении прорисовки формы для каждого объекта также выходим из режима создания.

Формы это элементы, образующие составной объект. Объект может состоять как из одной, так и из нескольких форм.

Работать с выделенными формами можно с помощью следующих инструментов.

<Object: word/embeddings/oleObject15.bin> Редактировать контур выделенной формы. Выбрав эту кнопку, выделенный объект будет окантован синими линиями, а на углах появятся специальные метки.

<Object: word/embeddings/oleObject16.bin> Сменить стиль выделенной формы. Смена стиля выделенной формы из выпадающего меню.

<Object: word/embeddings/oleObject17.bin> Создать новый объект из выделенной формы.

<Object: word/embeddings/oleObject18.bin> Удалить выделенную форму. Удаляется непосредственно выделенная форма объекта, а сам объект остаётся.

Следующим шагом является создание семантической таблицы. Для этого в проводнике БД выбираем слой «Здания», далее через кнопку Создать элемент создаем таблицу и называем ее «Адресный план» (рис. 10).

Рисунок 10 – Диалоговое окно создания семантической таблицы

Вся информация об объектах хранится в семантических таблицах данных. Для каждого слоя можно создать одну или несколько таблиц данных. Для каждой таблицы слоя задаётся набор характеристик объектов (набор столбцов). Набор характеристик для одного объекта определяет одну строку, которая называется записью.

Далее следуем инструкции, показанной на рисунке 11.

Рисунок 11 – Диалоговое окно создания семантической таблицы

Затем на панели инструментов главного окна программы выбираем . Из списка указываем «Адресный план». Откроется пустая таблица с соответствующими колонками. Каждая строка в таблице соответствует одному объекту «Здание» на карте. Заполняем таблицу вручную. Таблица примет вид, изображенный на рисунке 12.

Рисунок 12 – Диалоговое окно таблицы «Адресный план»

Полная таблица «Адресный план» представлена в Приложении Б.

Далее создаем остальные формы объектов при помощи стилей «Номер здания» и «Назначение». Для этого в текстовый метод отображения стилей в поле «Текст» вписываем те данные, которые необходимо извлечь из семантической таблицы. Например, для стиля «Номер дома» запись выглядит так {Адресный план.Номер дома} (рис. 13).

Рисунок 13 – Диалоговое окно текстового метода отображения

А в текстовый метод отображения стилей «Микрорайон», «Покрытия», «Газон», «Пирогова», «Макаренко», «Погодаева», «Наймушина» и «Солнечная» в поле «Текст» дублируем их названия.

Теперь, как и раньше, продолжаем создавать формы через выделение здания, с помощью пиктограммы и выбора нужного стиля, по завершении прорисовки форм для каждого объекта также выходим из режима создания.

В итоге получаем готовую электронную карту (Приложение А).

Таблица данных по объекту предназначена для работы с записями по одному выделенному объекту. Здесь можно копировать данные из одной записи в другую, удалять записи. Для вызова таблицы свойств выделенного на карте объекта нужно выбрать пиктограмму Показать свойства выделенного объекта <Object: word/embeddings/oleObject19.bin> на панели инструментов главного окна программы. После выбора этой пиктограммы появится диалоговое окно (рис. 14).

Рисунок 14 – Таблица свойств выделенного объекта

Можно выполнить обратную операцию, вызвав таблицу с помощью пиктограммы Открыть таблицу слоя . И выбрав нужный объект, увидеть его на карте (рис. 15).

Рисунок 15 – Выделенный объект из таблицы

Используя семантические данные можно сделать любой запрос по таблицам активного слоя. выбрав на панели инструментов пиктограмму Выполнить запрос по семантическим данным активного слоя <Object: word/embeddings/oleObject20.bin>, появится окно Запрос.

Например, для слоя «Адресный план» определены таблицы и их поля (рис. 16). Отмеченные галочкой поля будет иметь результирующая таблица, по результату запроса.

Рисунок 16 – Диалоговое окно «Запрос»

Запрос {Адресный план.Поле1}="Погодаева" И {Адресный план.Поле3}="5" выделит дома, расположенные по улице Погодаева, этажность которых равна 5 (рис. 17).

Рисунок 17 – Диалоговое окно «Результаты запроса»

Заключение

При изучении дисциплины «Геоинформационные системы в градостроительстве» были приобретены навыки анализировать, синтезировать и критически резюмировать информацию, получены знания в области оформления, представления и докладывания результатов, полученных при выполнении курсовой работы, сформированы умения вести разработку проектов с использованием ГИС-технологий.

Целью изучения дисциплины является формирование представлений об использовании геоинформационных систем в градостроительстве, о функционировании аппаратного и программного обеспечения современных ГИС и получение первичных навыков работы с ГИС.

Дисциплина охватывает круг вопросов, относящихся к инновационной, изыскательной и проектно-расчетной видам профессиональной деятельности выпускника в соответствии с компетенциями и видами деятельности, указанными в учебном плане.

В рамках выполнения курсовой работы были решены следующие задачи:

- усвоено понятие о геоинформационном картировании;

- изучены требования к техническому и программному обеспечению ГИС;

- освоен процесс создания и работы с электронной картой, в т. ч. по созданию единого растрового поля, классификатора объектов карты, растровой карты, векторной карты, слоев карты, стилей объектов карты, семантических таблиц и их заполнению, определению методов отображения объектов карты, векторизации карты по растру и др.

Список использованных источников

1. Ловцов, Д.А. Геоинформационные системы: учебное пособие / Д.А. Ловцов, А.М. Черных. - М.: Российская академия правосудия, 2012. - 191 с.

2. Шошина, К.В. Геоинформационные системы и дистанционное зондирование: учебное пособие / К.В. Шошина, Р.А. Алешко ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова. - Архангельск: ИД САФУ, 2014. - Ч. 1. - 76 с.: ил. - Библиогр. в кн.

3. Гусакова, Н.В. Мониторинг и охрана городской среды: учебное пособие / Н.В. Гусакова; Министерство образования и науки Российской Федерации, Технологический институт Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет». - Ростов-н/Д : Издательство Южного федерального университета, 2009. - 152 с.: ил. - библиогр. с: С. 141-142.

4. Геоинформационные системы и дистанционное зондирование в экологических исследованиях: учебное пособие для вузов / Т. А. Трифонова, Н. В. Мищенко, А. Н. Краснощеков. - Москва: Академический Проект, 2005. - 352 с.

5. Глебушкина, Л.В. Создание электронной карты микрорайона: Методические указания / Л.В. Глебушкина, В.Р. Чупин - Братск: ФГБОУ ВПО «БрГУ», 2012. - 35 с.

6. Красовская О. В., Скатерщиков С. В. Использование географических информационных систем в пространственном планировании и управлении территориями // Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 2005. №3.

7. Пенцев Евгений Александрович, Макарова Ольга Александровна Применение географических информационных систем в градостроительной деятельности // Академический вестник УралНИИпроект РААСН. 2017. №3 (34).

8. Морозова Я. С., Максимов Н. Э. Применение геоинформационных систем при разработке стратегии развития территории [Текст] // Актуальные вопросы технических наук: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Пермь, апрель 2015 г.). — Пермь: Зебра, 2015. — С. 147-150.

9. Основы геоинформатики. В 2 кн. Кн.1-2: учебное пособие для вузов / Е. Г. Капралов, А. В. Кошкарев, В. С. Тикунов и др.; Под ред. В. С. Тикунова. - Москва: Академия, 2004 - Кн.2. - 479 с.

10. Основы геоинформатики. В 2 кн. Кн.1-2: учебное пособие для вузов / Е. Г. Капралов, А. В. Кошкарев, В. С. Тикунов; Под ред. В. С. Тикунова. - Москва: Академия, 2004 - Кн.1. - 347 с.

Приложение А

Приложение Б