Геоинформационные системы (ГИС)

Сегодня становятся все более популярными. Это относительно новая для массовых

пользователей разновидность систем интерактивной компьютерной графики. Они интегрируют методы и технологии разнообразных областей - баз данных, геодезии, картографии, космонавтики, навигации и, конечно, компьютерной  графики.  Известны такие системы, как ArcGIS, AutoCAD Map, Maplnfo. Пример отечественных систем — ГИС "ОКО", "Визиком-Киев".

Системы типа ГИС могут использовать значительные ресурсы компьютерных систем

как в плане работы с базами данных, так и для визуализации объектов, находящихся на по- верхности Земли. Причем визуализацию необходимо делать с разными степенями детализации

— как для Земли в целом, так и в границах отдельных участков.

Типичными для любой ГИС являются такие операции — ввод и редактирование объек- тов с учетом их расположения на поверхности Земли, формирование разнообразных цифровых моделей, запись в базы данных, выполнение разнообразных запросов к базам данных Важной функцией ГИС является анализ пространственных, топологических отношений множества объектов, расположенных на какой-то территории. Одной из функций также является спутниковая GPS-навигация.

Принципы организации графических программ

Многие пользователи ПК связывают понятие компьютерной графики с

программами, предназначенными для редактирования двухмерных цифровых изображений. Это программное обеспечение по принципу действия и функциональному назначению можно разделить на 3 группы:

● растровая графика

● векторная графика

● фрактальная графика

Наиболее широко в компьютерной графике представлены первые 2 типа программ: растровые и векторные. Важно понимать принципиальные отличия между двумя этими типами ПО, так как каждый из них имеет свои сильные и слабые стороны.

О фрактальной графике разговор особый. Она занимает промежуточное положение

между растровыми и векторными программами. Кроме того, фрактальные узоры часто используют в качестве красивых фронтальных заливок в редакторах растровой и векторной графики.

Двухмерная, или 2D-графика,– это основа всей компьютерной графики (в том числе

и 3D-графики). Ни один компьютерный художник-дизайнер не может плодотворно работать над своими проектами без понимания базовых положений двухмерной графики.

Растровые программы

Большинство программ для редактирования изображений-Addobe Photoshop, Corel

PHOTO-PAINT или MS Paint являются растровыми программами. В них изображение формируется из решѐтки крошечных квадратиков, именуемых пикселами. Поскольку каждый пиксел на экране компьютера отображѐн в специальном месте экрана, то программы, которые создают изображение таким способом, называют побитовыми, или программами с побитовым отображением (bitmap). Решѐтку (или матрицу), образуемую пикселами, называют растром. Поэтому программы с побитовым отображением также называются растровыми программами.

Как создаѐтся цифровое изображение? Многие программы для обработки

изображений, такие как Addobe Photoshop, позволяют выбирать нужные электронные кисть, цвет и краску. Иногда конечный результат неотличим от традиционной живописи, но, в общем, возможности компьютера гораздо шире традиционных.

Большинство цифровых изображений сначала поступают в компьютер при помощи

сканера или цифрового фотоаппарата. С помощью сканера можно оцифровать слайд, фотографию путѐм преобразования изображения в цифровые данные. Методика сканирования изображения с последующими операциями цветокоррекции и ретуширования наиболее часто используется в печатной компьютерной продукции, в первую очередь при создании рекламных объявлений и обложек журналов. Компьютер может поменять цвет вашей причѐски или глаз, отретушировать родинку на щеке, изменить цвет или фон вашей фотографии, а также убрать все недостатки и дефекты. Для привлечения внимания зрителей компьютерные художники часто добавляют к фотографиям в журналах и рекламным объявлениям специальные эффекты, создавая сложные коллажи.

Процесс оцифровывания изображения посредством цифрового фотоаппарата несложен – человек просто направляет аппарат на объект съѐмки и нажимает спуск. Изображение мгновенно оцифровывается и записывается в запоминающее устройство внутри фотоаппарата. Вам не нужно покупать и проявлять плѐнку – еѐ просто нет. Вместо вывода изображения на слайды или печати фотографий оно загружается в компьютер по кабельной линии. Когда изображение появляется на экране компьютера, вы можете изменять его цвета, ретушировать, крутить-вертеть, изгибать, искажать для создания специальных эффектов в программах-редакторах изображений: Adobe Photoshop, Corel PHOTO-PAINT или каких-то других, более удобных для пользователя.

Растровые программы предназначены в основном для редактирования изображений, обеспечивая возможность цветокоррекции, ретуши и создания специальных эффектов на базе цифровых изображений. Пользуясь программными продуктами для формирования изображений, такими как Adobe Photoshop или Corel PHOTO-PAINT, вы можете создавать коллажи, виньетки, фотомонтажи и подготавливать цветные изображения для вывода на печать. На сегодняшний день программы редактирования изображений используются при производстве практически всех печатных изображений, где необходима фотография. Их применяют для стирания морщин с лиц моделей, придания ярких красок мрачным и пасмурным дням и изменения общего настроения посредством специальных световых эффектов. Они также широко используются производителями мультимедиа для создания текстовых и фоновых эффектов и для изменения количества цветов изображения.

Векторные программы

Изображение, созданное в векторных программах, основывается на математических формулах,  а  не  на  координатах  пикселов.  Составляющие  основу  таких  изображений

кривые и прямые линии называются векторами. Так как при задании объектов на экране используются математические формулы, то отдельные элементы, изображения, создаваемые в векторных программах, – например, Adobe Illustrator, CorelDRAW и Macromedia FreeHand, – можно легко перемещать, увеличивать или уменьшать без проявления «эффекта ступенек». Так, для перемещения объекта достаточно перетащить его мышью. Компьютер автоматически пересчитывает его размер и новое местоположение.

Поскольку  в  этом  случае  изображение  создаѐтся  математически,  векторные

программы используются тогда, когда нужны чѐткие линии. Они часто применяются при создании логотипов, шрифтов для вывода на плоттер и различных чертежей.

Когда вы видите изображение, созданное в векторной программе, его качество зависит  не  от  исходного  разрешения  изображения,  а  от  разрешающей  способности

устройства вывода (монитора, принтера, плоттера…). Так как качество изображения не основывается на разрешении, то изображение, созданное в векторных программах, как

правило, имеет меньший объѐм файлов, чем построенное в программах побитового отображения.  В векторных  программах  нет  проблем  и  со  шрифтами  –  большие

шрифтовые массивы не образуют файлов огромного размера.

Фрактальные программы

Фрактал - это объект довольно сложной формы, которая получена в результате

выполнения простого итерационного цикла над формой начальной, элементарной.

Одним из основных свойств фракталов является  самоподобие. Объект называют

самоподобным, когда увеличенные части объекта походят на сам объект и друг на друга.

Таким образом, в простейшем случае небольшая часть фрактала содержит информацию обо всем фрактале. Например, снежинка несет информацию о снежном сугробе, а горный камень имеет те же самые очертания, и что и горный хребет. Благодаря этому свойству можно использовать фракталы для генерирования поверхности местности, которая походит на саму себя, независимо от масштаба, в котором она отображена. Программы, получающие в последнее время широкое распространение и созданные по принципу генерации самоподобных фигур, явлются прекрасным инструментом в руках дизайнера, художника, разработчика WEB-приложений.

Отдельное перспективно напрвление развития фрактальных программ  — создание

алгоритма фрактального сжатия графической информации.

Более подробно о фрактальной графике будет рассказано в главе 5.