Качество ГИС

К настоящему времени установлено, что аппаратные средства, программные средства и данные различаются как по стоимости, соответствию требованиям потребителей, сроку годности и актуальности.

Срок годности и актуальность понятия однотипные. Срок годности более подходит для характеристики аппаратных и программных средств, а актуальность характеризует данные. Этим понятием определяется соответствие (адекватность) данных моделируемой предметной области.

Установлено, что стоимость аппаратных средств составляет 25% стоимости ГИС, программных средств - 10%, а данных - 65%.

Цикл необходимой и достаточной годности аппаратных средств составляет 2 года, программных - 4 года, а цикл необходимой и достаточной информативности данных т.е. срок их актуальности составляет 10 лет.

Из такого соотношения следует вывод, что к качеству данных следует предъявлять наибольшие требования. Вопрос оценки качества данных ГИС является актуальным как по выработке методики такой оценки так и по охвату всех данных.

К мероприятиям по управлению качеством ГИС можно отнести следующее.

1. Определение свойств отдельных компонентов ГИС.

2. При выполнении определенных этапов ГИС должен осуществляться системный контроль качества.

3. Разработчик ГИС должен подвергаться контролю в отношении качества продукции проведением ее сертификации.

4. Пользователь должен составлять каталог требований, которым должна удовлетворять ГИС.

5. Степень соответствия свойств компонентов и требований к ним устанавливается пользователем и разработчиком ГИС.

Качество данных ГИС определяется следующими факторами:

– соответствием модели предметной области (адекватность модели);

– точностью геометрических параметров модели предметной области (геометрическая точность);

– правильностью атрибутов семантической информации.

Рассмотрим эти факторы.

Адекватность модели.

Геоинформационная система является цифровой моделью предметной области, которая обеспечивает качество ответов по всем запросам данной предметной области. Если ранее необходимая информация снималась с планов, карт, снимков, то в среде ГИС она получается по определенным алгоритмам. При этом неизбежны определенные ограничения формирования запросов.

Предметная область представляет собой трехмерное пространство. Оно может быть выражено исполнителем в виде плоскости, на которой размещены различные объекты. Эти объекты характеризуются местоположением, вытянутостью, значением, свойствами. Они могут перекрываться и проникать друг в друга. Искусственные объекты характеризуются четкими границами, естественные - нечеткими. В связи с этим при разработке модели должны приниматься в расчет следующие факторы.

1. В начале создания модели необходимо определить запросные связи в виде каталога. При этом модель должна быть такой, чтобы в будущем ее можно было изменить (модифицировать) для новых запросов.

2. Структура модели должна наиболее полно отражать объективную реальность. К настоящему времени в основу положена двухмерная пространственная модель, в которой третье измерение - высота - выступает в качестве атрибута. Исходя из такой структуры оценивать качество ГИС.

3. Разрешающая способность модели определяется ее масштабом. Связанный с масштабом процесс генерализации определяет точность ГИС.

Геометрическая точность.

В данном случае понимается точность положения граничных точек объектов. Она может описываться различными характеристиками: средней квадратической ошибкой общего положения, средними квадратическими ошибками по осям X и Y и др.

Для характеристики точности определения границы применяется интервальное оценивание. В образном выражении граница может быть представлена в виде двух линий, ограничивающих доверительную полосу, в которой находится истинное положение границы.

В соответствии с предложениями Барроу неопределенность информации, как мера качества ГИС пропорциональна площади, занятой линиями на карте, ограничивающими объекты местности. Например, если линиями карты определенного масштаба занято 10% площади места, то неопределенность преобразованной в цифровую форму информации (дигитализированной информации) составляет 10%.

Правильность атрибутов.

В растровой модели данных, построенной на основе аэрофотоснимков и данных дистанционного зонирования оценка правильности атрибутов, соответствующих участкам (ареалам) одного цвета или фона осуществляется по результатам полевых обследований.

В векторной модели различают два подхода оценки атрибутов. В первом случае ограничивается определенный полигон и ему присваивается конкретный атрибут или атрибуты. Во втором случае имеется каталог атрибутов. И по определенным признакам - тону, цвету, текстуре и т.д. создается полигон, которому в соответствии с определенным признаком присущ определенный атрибут.

Первый случай характерен для земельных участков, административных единиц и т.д., второй - для растительного покрова, типа пчв. Если первый случай характеризуется лишь геометрической точностью, то во втором имеется два вида ошибок.

Первый вид ошибок заключается в том, что неверно может быть определен атрибут. Значения сравнения с объектами местности могут быть ложь или истина.

Второй вид ошибок связан с тем, что граница между двумя атрибутами в информационной системе не соответствует границе, определенной на местности. Это вызывается тем, что между двумя объектами не существует четкой границы. В этом случае значение атрибута каждого объекта может быть лишь частично неверным.

Для оценки точночти правильности атрибута строится информационная матрица

в которой P_mn вероятность того, что n-му участку соответствует атрибут с номером m. Эти вероятности определяются опытным путем. Если атрибуты приведены безошибочно, то приведенная матрица будет единицей. Если же имелись ошибки, вызванные размытостью границ, то матрица на примере трех атрибутов и трех участков будет иметь примерно такой вид

0,87	0,12	0,01
0,12	0,78	0,10
0,01	0,10	0,89

В этой матрице Р₁₂ = 0,12 свидетельствует о том, что в информационной системе 12% точек первого атрибута находятся на втором участке. При этом такое явление не соответствует дейстивительности при контроле. В идеальном случае эта матрица должна быть единичной.

Атрибуты могут вычисляться. Например если принять высоты в качестве атрибутов, то их средние квадратические ошибки можно определить используя теорию ошибок.

Для оценки параметров качества ГИС применяется метод сравненияналичных данных с данными более высокой точности.

При этом изготовляется пробный чертеж, который сравнивается с создаваемой картой. В результате исправляются различные недостатки: разрывы линий, незамкнутость полигонов, ошибочные атрибуты.

Полученные в результате такой обработки оценки характеристик качества включаются в качестве данных, описывающих точность базовых данных.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абель П. Язык ассемблера для IBM PC и программирования. М.: Высшая школа, 1992, 447 с.

2. Аммерал Л. Машинная графика на персональных компьютерах. М.: Сол Систем, 1992, 229 с.

3. Аммерал Л. Принципы программирования машинной графики. М.: Сол Систем, 1992, 224 с.

4. Аммерал Л. Программирование графики на Турбо Си. М.: Сол Систем, 1992, 221 с.

5. Берещанский Д.Г. Практическое программирование на ЭВМ. М.: Финансы и статистика, 1989, 192 с.; ил.

6. Бойко А.В., Савенков В.М. Проектирование баз данных в информационных системах. М.: Недра, 1982, 351 с.; ил.

7. Бойко А.В. Методы и средства автоматизации топографических съемок. М.: Недра, 1980, 222 с.; ил.

8. Борн Гюнтер. Форматы данных: Пер. с нем. К.: Торгово - издательское бюро ВИФ, 1995, 427 с.; ил.

9. Васмут А.С., Бутаевский Л.М., Портнов Л.М. Автоматизация и математические методы в картосоставлении: Учеб. пособие для вузов. М,: Недра, 1991, 354 с.; ил.

10. Васмут А.С. Моделирование в картографии с применением ЭВМ. М.: Недра, 1983, 200 с.; ил.

11. Диго С.М. Проектирование и использование баз данных. М.: Финансы и статистика, 1995, 208 с.

12. Замулин А.В. Системы программирования баз данных и знаний. Новосибирск; Наука. Сиб. отделение, 1990, 352 с.

13. Змитрович А.И. Базы данных. Минск: Университетское издательство, 1991, 271 с.

14. Картография. Геоинформационные системы. Картгеоцентр - Геодезиздат. М, 1994, 350 с.

15. Касаткин А.И. Профессиональное программирование на языке Си. Управление ресурсами. Минск: Вышэйшая школа, 1992, 431 с.

16. Касаткин А.И. Профессиональное программирование на языке Си. Системное программирование. Минск: Вышэйшая школа, 1992, 300 с.

17. Керниган Б., Ритчи Р. Язык программирования Си. М.: Финансы и статистика, 1992, 271 с.

18. Классификатор топографической информации /информация, отображение на картах и планах масштабов 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:10000/ М.: ГКГК СССР, 1986.

19. Кошкарев А.В., Тикунов В.С. Геоинформатика. Под ред. Лисицкого Д.В. М.: Картгеоцентр - Геодезиздат, 1983, 213 с.; ил.

20. Лисицкий Д.В. Основные принципы цифрового картографирования местности. М.: Недра, 1988, 216 с.; ил.

21. Малявский Б.К., Жарновский А.А. Аналитическая обработка фотограмметрической информации в целях инженерных изысканий. М.: Недра, 1984, 220 с.; ил.

22. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. М.: Мир, 1980, 662 с.; ил.

23. Попов А.А. Программирование в среде СУБД FoxPro 2.0. М.: Радио и связь. - К: ТОО “ВЕК”, 352 с.; ил.

24. Скляров В.А. Язык Си++ и объектно - ориентированное программирование. Мн.: Вышэйшая школа, 1997, 478 с.

25. Справочник геодезиста. М.: Недра, 1996, 981 с.

26. Уэйт М., Прота С., Мартин Д. Язык Си. М.: Мир, 1988, 512 с.

27. Четвериков В.Н., Ревунков Г.И., Самохвалов Э.И. Базы и банки данных. Минск: Ураджай, 1987, 304 с.

28. Язык описания данных КОДАСИЛ. Пер. с англ. под ред. М.Р. Когаловского и Г.К. Столярова. М.: Статистика, 1981, 183 с.

29. Колесниченко О., Шишигин И. Аппаратные средства РС. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2004.

30. Основы геоинформатики. В двух книгах. /Под ред. Тикунова В.С. М.: ACADIMIA, 2004.

31. Ярмоленко А.С., Ермаков А.И., Кравченко О.В. Геоинформационные системы (ГИС). Аппаратные и программные средства. В. Новгород, НовГУ 2006.

32. Ярмоленко А.С. Географические и земельно-информационные системы. В двух книгах. В. Новгород, НовГУ 2005.

33. Керниган Б., Ритчи Р. Язык программирования Си – М.: Финансы и статистика, 2006.

34. Климова А.М. Практическое программирование. Решение типовых задач С++. М.: Кудицц-Образ, 2001.

35. Фролов А.В., Фролов Г.В. Операционная система Microsoft Windows 3.1. Одиннадцатый том. М.: Диалог – МИФИ, 1994.

36. Фролов А.В., Фролов Г.В. Операционная система Microsoft Windows 3.1. Одиннадцатый том. М.: Диалог – МИФИ, 1995.

37. Порев В. Компьютерная графика Санкт-Петербург. БХВ-Петербург, 2002.