Проектирование пользовательского интерфейса

Пользовательский интерфейс включает три понятия: общение приложения с пользователем, общение пользователя с приложением, язык общения. Под приложением понимается пакет прикладных программ для определенной области применения и потребления информации.

Язык общения определяется разработчиком программного приложения. Свойствами интерфейса являются конкретность и наглядность. Пользовательский интерфейс зависит от интерфейса, обеспечиваемого операционной системой. Одной из важных функций интерфейса является формирование у пользователя одинаковой реакции на одинаковые действия приложений, их согласованность. Согласование должно быть выполнено в трех аспектах:

- физическом, который относится к техническим средствам;

- синтаксическом, который относится к последовательности и порядку появления элементов на экране (язык общения) и последовательности запросов (язык действий);

- семантическом, который относится к значениям элементов, составляющих интерфейс.

Согласованность интерфейса экономит время пользователя и разработчика. Для пользователя уменьшается время изучения, а затем использования системы, сокращается число ошибок, появляется чувство комфортности и уверенности. Разработчику согласованный интерфейс позволяет выделить общие блоки, стандартизировать отдельные элементы и правила взаимодействия с ними, сократить время проектирования новой системы.

Разработка пользовательского интерфейса состоит из проектирования панелей и диалога. Панель приложения разделена на три части: меню действий, тело панели и область функциональных клавиш.

Преимущество использования меню действий заключается в том, что эти действия наглядны и могут быть запрошены пользователем установкой курсора, функциональной клавишей, вводом команды либо каким-то другим простым способом. Меню действий содержит объекты, состоящие из одного или нескольких слов. Последний из них резервируется для действия «справка». Размещаются объекты слева направо по мере убывания частоты их использования. Возможны системы с многоуровневой системой выпадающих меню, но оптимальное число уровней – три, так как иначе могут появиться трудности в понимании многоуровневых меню.

Тело панели содержит элементы тела панели. К ним относятся разделители областей, идентификатор панели, заголовок панели, инструкция, заголовок столбца и группы, заголовок поля, указатель протяжки, область сообщений, область команд, поле ввода, поле выбора.

Область функциональных клавиш – необязательная часть, показывающая соответствие клавиш и действий, которые выполняются при их нажатии. В данной области отображаются только те действия, которые действительны только на текущей панели.

Разбивка панели на области основана на принципе «объект- действия». Этот принцип разрешает пользователю сначала выбрать объект, затем произвести действия с этим объектом, что минимизирует число режимов, упрощает и ускоряет обучение работе с приложениями и создает для пользователя комфорт. Если панель располагается в отдельной ограниченной части экрана, то она называется окном, которое может быть первичным или вторичным. первичное окно может содержать столько панелей, сколько нужно для ведения диалога. Вторичные окна вызываются из первичных. Они часто используются для подсказки.

Когда пользователь и приложение обмениваются сообщениями, диалог движется по одному из путей приложения, т.е. пользователь движется по приложению, выполняя конкретные действия. При этом действие не обязательно требует от приложения обработки информации. Оно может обеспечивать переход от одной панели к другой, от одного приложения к другому. Диалоговые действия контролируют информацию, которую набирает пользователь. Если пользователь перешел к другой панели и его действия могут привести к потере информации, рекомендуется требовать подтверждение о том, следует ли ее сохранить. При этом пользователю предоставляется шанс сохранит информацию, отменить последний запрос, вернуться на один шаг назад.

Путь, по которому движется диалог, называется навигацией. Диалог состоит из двух частей: запросов на обработку информации и навигации по приложению. Часть запросов на обработку и навигацию является унифицированной, т.е. это действия, имеющие одинаковый смысл во всех приложениях. К унифицированным действиям можно отнести «отказ» («отмена»), «ввод», «выход», «справка» и другие.

Существующий стандарт закрепляет английские названия унифицированных действий. При переводе на русский язык названия могут не совпадать в разных приложениях.

Информационные технологии широкого пользования

План

5.1. Табличные процессоры 0

5.2. Системы управления базами данных

5.3. Текстовые процессоры

5.4. Графические процессоры

5.5. Геоинформационные технологии

5.6. Интегрированные пакеты

5.7. Информационные системы как средства и методы реализации информационных технологий

Самыми распространенными компьютерными технологиями являют­ся редактирование текстовых данных, обработка графических и таблич­ных данных.

Табличные процессоры

Документы табличного вида составляют большую часть документооборота предприятия любого типа. Поэтому табличные ИТ особо важны при создании и эксплуатации ИС. Комплекс программных средств, реали­зующих создание, регистрацию, хранение, редактирование, обработку электронных таблиц и выдачу их на печать, принято называть табличным процессором. Электронная таблица представляет собой двухмерный массив строк и столбцов, размещенный в памяти компьютера.

Широкое распространение получили такие табличные процессоры, как SuperCalc, VisiCalc, Lotus 1-2-3, Quattro Pro. Для Windows был создан процессор Excel, технология работы с которым аналогична работе с любым приложением Windows интерфейса WIMP.

Табличный процессор позволяет решать большинство финансовых задач.

Системы управления базами данных

Основные понятия БД

Цель любой информационной системы - обработка данных об объектах реального мира. В широком смысле слова база данных - совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Создавая базу данных, пользователь стремиться упорядочить информацию по различным признакам и быстро извлекать выборку с произвольным сочетанием признаков. Сделать это возможно, только если данные структурированы. Структурирование - это введение соглашений о способах представления данных.

В современной технологии баз данных предполагается, что создание базы данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляется централизовано с помощью специального программного инструментария - системы управления базами данных

База данных (БД) - поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области. Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

Понятие базы данных тесно связано с такими понятиями структурных элементов, как поле и запись.

Поле - элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единицы информации - реквизиту. Для описания поля используются следующие характеристики: имя; тип; длина; точность. Запись - совокупность логически связанных полей. Экземпляр записи - отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения ее полей.

Виды моделей БД

Ядром любой базы данных является модель данных. Модель данных- совокупность структур данных и операций их обработки.

СУБД основывается на использовании иерархической, сетевой или реляционной модели, на комбинации этих моделей или не некотором их подмножестве.

Иерархическая модель данных.

К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент, связь. Узел это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне (см. рис. 5).

Рис. 5. Иерархическая модель данных

К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи. Например, для записи С4 путь проходит через записи А и В3.

Пример иерархической структуры. Каждый студент учится в определенной (только одной) группе, которая относится к определенному (только одному) факультету (см. рис. 6).

Рис. 6. Пример иерархической организации данных

Сетевая модель данных

В сетевой структуре каждый элемент может быть связан с любым другим элементом (см. рис 7).

Рис. 7. Сетевая модель данных

Пример сетевой структуры. База данных, содержащая сведения о студентах, участвующих в научно-исследовательских работах (НИРС). Возможно участие одного студента в нескольких НИРС, а также участие нескольких студентов в разработке одной НИРС (см. рис. 8).

Рис. 8. Пример сетевой организации данных

Реляционная модель данных

Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений.

Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица (отношение) представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

· каждый элемент таблицы - один элемент данных;

· все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и длину;

· каждый столбец имеет уникальное имя;

· одинаковые строки в таблице отсутствуют;

· порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Пример. Реляционной таблицей можно представить информацию о студентах, обучающихся в вузе.

Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом (ключевым полем). Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных имеет составной ключ.

Чтобы связать две реляционные таблицы, необходимо ключ первой таблицы ввести в состав ключа второй таблицы (возможно совпадение ключей); в противном случае нужно ввести в структуру первой таблицы внешний ключ - ключ второй таблицы.

Одни и те же данные могут группироваться в таблицы различными способами. Группировка атрибутов в таблицах должна быть рациональной, т.е. минимизирующей дублирование данных и упрощающей процедуры их обработки.

Нормализация отношений -формальный аппарат ограничений на формирование отношений (таблиц), который позволяет устранить дублирование, обеспечивает непротиворечивость хранимых в базе данных, уменьшает трудозатраты на ведение (ввод, корректировку) базы данных.

Выделяют пять нормальных форм отношений. Эти формы предназначены для уменьшения избыточности информации от первой до пятой нормальных форм. Поэтому каждая последующая нормальная форма должна удовлетворять требованиям предыдущей формы и некоторым дополнительным условиям. При практическом проектировании баз данных четвертая и пятая формы, как правило, не используются.

Процедуру нормализации рассмотрим на примере проектирования многотабличной БД Продажи, содержащей следующую информацию:

· Сведения о покупателях.

· Дату заказа и количество заказанного товара.

· Дату выполнения заказа и количество проданного товара.

· Характеристику проданного товара (наименование, стоимость, марка).

Таблица 2. Структура таблицы Продажи

Таблицу Продажи можно рассматривать как однотабличную БД. Основная проблема заключается в том, что в ней содержится значительное количество повторяющейся информации. Такая структура данных является причиной следующих проблем, возникающих при работе с БД:

· Приходится тратить значительное время на ввод повторяющихся данных. Например, для всех заказов, сделанных одним покупателем, придется каждый раз вводить одни и те же данные о покупателе.

· При изменении адреса или телефона покупателя необходимо корректировать все записи, содержащие сведения о заказах этого покупателя.

· Наличие повторяющейся информации приведет к неоправданному увеличению размера БД. В результате снизится скорость выполнения запросов. Кроме того, повторяющиеся данные нерационально используют дисковое пространство компьютера.

· Любые нештатные ситуации потребуют значительного времени для получения требуемой информации.

Первая нормальная форма.

Таблица, структура которой приведена в табл.2, является ненормализованной. Таблица в 1НФ должна удовлетворять следующим требованиям:

· Таблица не должна иметь повторяющихся записей.

· В таблице должны отсутствовать повторяющиеся группы полей.

· Строки должны быть не упорядочены.

· Столбцы должны быть не упорядочены.

Для удовлетворения условия 1 значение хотя бы одного поля таблицы для каждой строки таблицы должно быть уникально, т.е. быть ключом. Таблица Продажи не содержит такого ключа, что допускает наличие в таблице повторяющихся записей. Для выполнения условия 1 создадим новое поле Код Клиента.

В таблицах большинства СУБД записи упорядочены, поэтому требование 3 не может быть удовлетворено.

Так как каждый покупатель может сделать несколько заказов, в каждом из которых в свою очередь может заказать несколько товаров, то для выполнения требования 2, необходимо разбить таблицу на три таблицы:

· сведения о клиентах;

· номер и дату заказ клиента, данные о менеджере, обслуживающем заказ;

· код, наименование, количество заказанного товара.

Поэтому разобьем таблицу Продажина три отдельные таблицы (Клиенты, Заказы и Заказано) и определим Код Клиента в качество совпадающего поля для связывания таблицы Клиенты с таблицей Заказы и Код Заказа – для связывания таблиц Заказы и Заказано. Отметим, что отношение между связываемыми таблицами «один-ко-многим».

Таблица Клиенты содержит данные о клиентах. Определим ключевое поле Код Клиента. Аналогично для таблицы Заказы – ключевое поле Код Заказа. Таким образом, для таблиц Клиенты и Заказы решена проблема повторяющихся групп.

Таблица Заказаносодержит сведения о товарах, включенных в заданный заказ. Для исключения повторяющихся записей можно воспользоваться одним из способов:

· Добавить в таблицу новое уникальное ключевое поле Счетчик, что позволит однозначно идентифицировать каждую запись. Это не лучший способ, т.к. в дальнейшем при построении схемы данных не позволит установить связь между таблицами.

· В качестве ключа использовать составной ключ, состоящий из 2 полей Код Заказа и Код Товара (наименование обычно не используется, чтобы не отличались товары Нож, нож, Ножи, т.е. по-разному написанные).

После разделения повторяющихся строк и определения ключей в каждой таблице можно считать, что таблицы Клиенты, Заказы и Заказано находятся в первой нормальной форме.

Вторая нормальная форма.

О таблице говорят, что она находится во второй нормальной форме, если:

· Она удовлетворяет условиям первой нормальной формы.

· Любое неключевое поле однозначно идентифицируется полным набором ключевых полей.

Из приведенного определения видно, что понятие 2НФ применимо только к таблицам, имеющим составной ключ. В нашем примере такой таблицей является Заказано, в которой составной ключ образуют поля Код Заказа и Код Товара. Данная таблица не является таблицей во 2НФ, т.к. поля Наименование, Единица измерения однозначно определяются только одним из ключевых полей – Код Товара.

Для приведения таблицы ко 2НФ выделим из таблицы Заказано таблицу Товары, которая будет содержать информацию о товарах. Для связывания таблиц Заказано и Товарыиспользуется поле Код Товара

Третья нормальная форма

О таблице говорят, что она находится во второй нормальной форме, если:

· Она удовлетворяет условиям второй нормальной формы.

· Ни одно из неключевых полей не идентифицируется с помощью другого неключевого поля.

Сведение таблицы к 3НФ предполагает выделение в отдельную таблицу полей, которые не зависят от ключа.

В таблице Заказыполе Фамилия Сотрудника содержит имена менеджеров, которые однозначно определяются значением поля Код Сотрудника и не зависит от Кода Заказа. Следовательно, т.к. неключевое поле (Фамилия сотрудника) однозначно определяется другим неключевым полем (Код Сотрудника), таблица Заказы не является таблицей в 3НФ. Для приведения этой таблицы к 3НФ создадим новую таблицу Сотрудники

Обзор СУБД

В настоящее время наибольшее распространение получили следующие СУБД, реализующие реляционную модель данных:

· dBASE IV (Borland International)

· Microsoft FoxPro for DOS

· Microsoft FoxPro for Windows

· Microsoft Access

· Paradox for DOS (Borland)

· Paradox for Windows

В табл. 3 показаны места (условные), которые занимают рассматриваемые программные средства относительно друг друга. Например, 1 означает, что в указанной позиции данная программа обладает лучшими характеристиками, 5 - худшими, нет - указанной характеристикой данная программа не обладает.

Таблица 3. - Характеристики СУБД

Кроме перечисленных СУБД применяются также Clarion, Clipper, RBase, DataEase, SuperBase и другие.

Технология работы в СУБД

После построения информационно-логической модели предметной области, не ориентированной на конкретную СУБД, приступают к физической реализации базы данных средствами СУБД.

Каждая конкретная СУБД имеет свои особенность, которые необходимо учитывать. Однако можно представить обобщенную технологию работы пользователя в СУБД, реализующей реляционную модель данных (см. рис. 9).

Текстовые процессоры

Для работы с текстом используются текстовые процессоры (или ре­дакторы).

К настоящему времени разработано много текстовых процессоров. В целом назначение у них одно, но предоставляемые возможности и средст­ва их реализации - разные. То же относится к графическим процессорам и электронным таблицам.

Среди текстовых процессоров Windows, как наиболее распространен­ной среды, можно выделить Write и Word. Технология их использования основана на интерфейсе WIMP, но возможности процессоров типа Word значительно расширены и в какой-то мере его можно рассматривать как настольную издательскую систему.

Текстовые процессоры обеспечивают следующие функции:

* набор тек­ста

* хранение его на компьютерных носителях

* просмотр

* печать.

 В боль­шинстве процессоров реализованы функции проверки орфографии, вы­бора шрифтов и кеглей, центровки заголовков, разбиения текста на стра­ницы, печати в одну или несколько колонок, вставки в текст таблиц и рисунков, использования шаблонов постраничных ссылок, работа с бло­ками текста, изменения структуры документа.

Для быстрого просмотра текста ему может быть присвоен статус чер­новика, а также изменен масштаб изображения. Перемещение по тексту упрощается за счет использования закладок.

С помощью средств форматирования можно создать внешний вид до­кумента, изменить стиль, подчеркнуть, выделить курсивом, изменить раз­меры символов, выделить абзацы, выровнять их влево, вправо, к центру, выделить их рамкой.

Перед печатью документа его можно просмотреть, проверить текст, выбрать размер бумаги, задать число копий при печати.

Рис. 9. Обобщенная технология работы пользователя в СУБД

Повторяющиеся участки текста, например обращение в письме или заключительные слова, можно обозначить как автотекст, присвоить имя. В дальнейшем вместо данного текста достаточно указать его имя, а тек­стовый процессор автоматически заменит его.

Графические процессоры

Потребность ввода графиков, диаграмм, схем, рисунков, этикеток в произвольный текст или документ вызвала необходимость созданиягра­фических процессоров. Графические процессоры представляют собой инструментальное средство, позволяющее создавать и модифицировать графические образы с использованием соответствующих информационных технологий: коммерческой графики; иллюстративной графики; научной графики.

Информационные технологии коммерческой графики обеспечивают отображение информации, хранящейся в табличных процессорах, базах данных и отдельных локальных файлах в виде двух- или трехмерных графиков типа круговой диаграммы, столбиковой гистограммы, линейных графиков и др.  

ИТ иллюстративной графики дают возможность создания иллюстра­ций для различных текстовых документов в виде регулярных - различные геометрические фигуры (так называемая векторная графика) — и нерегулярных структур — рисунки пользователя (растровая графика). Процессоры, реализующие ИТ иллюстративной растровой графики, позволяют пользователю выбрать толщину и цвет линий, палитру заливки, шрифт для записи и наложения текста, созданные ранее графические образы. Кроме того, пользователь может стереть, разрезать рисунок и перемещать его части. Эти средства реализованы в ИТ Paint Brush. Но есть ИТ, позволяющие просматривать изображения в режиме слайдов, спецэффектов и оживлять их (Corell Draw, Storyboard, 3d Studio).

ИТ научной графики предназначены для обслуживания задач картографии, оформления научных расчетов, содержащих химические, математические и прочие формулы.

Большинство графических процессоров удовлетворяют стандарту пользовательского интерфейса WIMP. Панель содержит меню действий и линейки инструментов и цветов. Линейка инструментов состоит из набора графических символов, требующихся для построения практиче­ски любого рисунка. Линейка цветов содержит цветовую гамму монитора компьютера.

5.5. Геоинформационные технологии

Геоинформатика (GIS tehnology, geo-informatics) - наука, технология и производственная деятельность по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию географических информационных систем, по разработке геоинформационных технологий, или ГИС-технологий (GIS tehnology), по прикладным аспектам, или приложениям ГИС (GIS application) для практических или геонаучных целей.

Геоинформационные технологии - (GIS tehnology) - син. ГИС-технологии - технологическая основа создания географических информационных систем, позволяющая реализовать функциональные возможности ГИС.

Географическая информационная система (geographic(al) information system, GIS, spatial information system) - син. геоинформационная система, ГИС - информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных (пространственных данных).

ГИС могут использоваться:

а) как информационные системы (визуальные базы данных), задачей которых является хранение информации о пространственных объектах и выдача ее по запросам с визуализацией объектов;

б) как информационные система с элементами обработки результатов топографо-геодезических съемок с дальнейшим занесением их в базу данных;

в) как комплексы, обслуживающие полный цикл по производству картографической продукции, начиная со сбора и обработки исходной информации и заканчивая подготовкой оригинал-макетов карт.

Для работы ГИС требуются мощные аппаратные средства: запоминающие устройства большой емкости, подсистемы отображения, оборудование высокоскоростных сетей.

В основе любой ГИС лежит информация о каком-либо участке земной поверхности: стране, континенте или городе. База данных организуется в виде набора слоев информации. Основной слой содержит географически привязанную карту местности (топооснова). На него накладываются другие слои, несущие информацию об объектах, находящихся на данной территории: коммуникации, промышленные объекты, земельные участки, почвы, коммунальное хозяйство, землепользование и другие. В процессе создания и наложения слоев друг на друга между ними устанавливаются необходимые связи, что позволяет выполнять пространственные операции с объектами посредством моделирования и интеллектуальной обработки данных. Как правило, информация представляется графически в векторном виде, что позволяет уменьшить объем хранимой информации и упростить операции по визуализации. С графической информацией связана текстовая, табличная, расчетная информация, координационная привязка к карте местности, видеоизображения, аудиокомментарии, база данных с описанием объектов и их характеристик. ГИС позволяет извлечь любые типы данных, визуализировать их. Многие ГИС включают аналитические функции, которые позволяют моделировать процессы, основываясь на картографической информации.

Основные сферы применения ГИС:

• геодезические, астрономо-геодезические и гравиметрические работы;

• топологические работы;

• картографические и картоиздательские работы;

• аэросъемочные работы;

• формирование и ведение банков данных перечисленных выше работ для всех уровней управления Российской Федерации, для отображения политического устройства мира, атласа автомобильных и железных дорог, границ РФ и зарубежных стран, экономических зон и т.д.

Но какими бы сложными не были функции, выполняемые той или иной ГИС, в любом случае информационная система работает с пространственными объектами и различными видами их представления. Поэтому можно говорить: данные, обрабатываемые ГИС, есть ни что иное как электронные карты. Электронная карта организована как множество слоев, функциональным назначением которых является объединение пространственных объектов (точнее набора данных характеризующих их в визуальной базе данных), имеющих какие-либо общие свойства. Такими свойствами могут быть:

- принадлежность к одному типу пространственных объектов (слой зданий, слой гидрообъектов, слой административных границ и т.д.);

- отображение на карте одним цветом;

- представление на карте одинаковыми графическими примитивами (линиями, точками, полигонами) и т.д.

Кроме того, слой может добавлять свойства объектам. Например, объекты, принадлежащие слою, не могут быть отредактированы, удалены, показаны и т.д.

Многослойная организация электронной карты при наличии гибкого механизма управления слоями позволяет объединить и отобразить гораздо большее количество информации, чем на обычной карте. В качестве отдельных слоев можно также представить исходные данные, в процессе обработки которых получается карта. Данные на этих слоях, как правило, могут обрабатываться как в интерактивном режиме так в полуавтоматическом и автоматическом.

ГИС содержит данные о пространственных объектах в форме их цифровых представлений (векторных, растровых, квадротомических и иных), включает соответствующий задачам набор функциональных возможностей ГИС, в которых реализуются операции геоинформационных технологий, или ГИС-технологий (GIS tehnology), поддерживается программным, аппаратным, информационным, нормативно-правовым, кадровым и организационным обеспечением.

Векторная графика - самая ранняя форма компьютерной графики. Ее основные примитивы - точка (узел), линия (край) и плоскость. Поскольку точка и плоскость представляют собой особые случаи линии, часто говорят о векторной графике как о линейной графике.

Растровая графика - новейшая форма компьютерной графики. Центральный элемент - пиксель. В настоящее время благодаря высокой степени разрешения экранов растрового изображения различают пассивную и интерактивную визуализацию. Распределение растровых точек представляет собой иерархический метод обращения в пространственном хранении данных, при этом область, подлежащая обработки, делится на растровые ячейки одинаковой величины. Обращение дано через индексы строк и столбцов, которые можно организовать как матрицы.

По территориальному охвату различают глобальные или планетарные ГИС (global GIS), субконтинентальные ГИС, национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных, региональные ГИС (regional GIS), субрегиональные ГИС и локальные или местные ГИС (lokal GIS).

ГИС различаются предметной областью информационного моделирования, к примеру, городские ГИС, или муниципальные ГИС, МГИС (urban GIS), природоохранные ГИС (environmental GIS) и т.п.; среди них особое наименование, как особо широко распространенные, получили земельные информационные системы.

Проблемная ориентация ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), среди них инвентаризация ресурсов (в том числе кадастр), анализ, оценка, мониторинг, управление и планирование, поддержка принятия решений.

Интегрированные ГИС, ИГИС (integrated GIS, IGIS) совмещают функциональные возможности ГИС и систем цифровой обработки изображений (материалов дистанционного зондирования) в единой интегрированной среде.

Полимасштабные или масштабно-независимые ГИС (multiscale GIS) основаны на множественных, или полимасштабных представлениях пространственных объектов (multiple representation, multiscale representation), обеспечивая графическое или картографическое воспроизведение данных на любом из избранных уровней масштабного ряда на основе единственного набора данных с наибольшим пространственным разрешением.

Пространственно-временные ГИС (spatio-temporal GIS) оперируют пространственно-временными данными.

Реализация геоинформационных проектов (GIS project), создание ГИС в широком смысле слова, включает следующие этапы:

- предпроектное исследование (feasibility stady), в том числе изучение требований пользователя (user requirements) и функциональных возможностей используемых программных средств ГИС,

- технико-экономическое обоснование, оценка соотношения "затраты/прибыль" (costs/benefits);

- системное проектирование ГИС (GIS designing), включая стадию пилот-проекта (pilot-project), разработка ГИС (GIS development);

- тестирование на небольшом территориальном фрагменте, или тестовом участке (test area),

- прототипирование или создание опытного образца, прототипа (prototype);

- внедрение ГИС (GIS implementation), эксплуатация и использование.

Научные, технические, технологические и прикладные аспекты проектирования, создания и использования ГИС изучаются геоинформатикой.

Программное ядро ГИС можно разделить на части: инструментальные геоинформационные системы, вьюеры, векторизаторы, средства пространственного моделирования, средства дистанционного зондирования.

Инструментальные Геоинформационные системы обеспечивают ввод геопространственных данных, хранение в структурированных базах данных, реализацию сложных запросов, пространственный анализ, вывод твердых копий.

Вьюеры предназначены для просмотра введенной ранее и структурированной по правам доступа информации, позволяя при этом выполнять информационные запросы из сформированных с помощью инструментальных ГИС баз данных, в том числе выводить картографические данные на твердый носитель.

Векторизаторы растровых картографических изображений предназначены для ввода пространственной информации со сканера, включая полуавтоматические средства преобразования растровых изo6ражений в векторную форму.

Средства пространственного моделирования оперируют с пространственной информацией ориентированной на частные задачи типа моделирования процесса распространения загрязнений, моделирование геологических явлений, анализ рельефа местности.

Средства дистанционного зондирования предназначены для обработки и дешифрования цифровых изображений земной поверхности, полученных с борта самолета и искусственных спутников.

Лучшим продуктом в мире профессиональных ГИС считается Arc/Info for Windows NT.

Из множества программ, которые можно назвать ГИС-обеспечением можно рекомендовать следующие: Map Objects v.1.2; Map Objects Internet Server; Spatial Data Engine v.2.1.1.

ГИС-вьюеры - это программы, выполняющие функции только просмотра и конвертирования различных форматов, используемых для ГИС. Наиболее часто используются два таких продукта: WinGIS v.3.2 (PROGIS); BusinessMap Pro (ESRI).

К настольным ГИС относятся MapInfo Professional (MapInfo); PC ARC/INFO v.3.5.1 (ESRI); ArcView GIS v.3.0a (ESRI); Spatial Analyst (ESRI); Network Analyst (ESRI).

К системам пространственной обработки относятся Surfer v.6.0 (Golden Software, Inc.) и авторские разработки НРЦГИТ.

Геоинформационная система MapInfo была разработана в конце 80-х годов фирмой Mapping Information Systems Corporation (U.S.A.). ГИС MapInfo работает на платформах РС (Windows 3.x/95/98/NT), PowerPC (MacOS), Alpha, RISC (Unix). Файлы данных и программы MapBasic переносимы с платформы на платформу без конвертации.

Пакет MapInfo специально спроектирован для обработки и анализа информации, имеющей адресную или пространственную привязку. Операции, поддерживающие общение с базой данных, настолько просты, что достаточно небольшого опыта работы с любой базой данных, чтобы сразу использовать возможности компьютерной картографии в сфере Вашей деятельности. MapInfo - это картографическая база данных. Встроенный мощный язык запросов SQL MM, благодаря географическому расширению, позволяет организовать выборки с учетом пространственных отношений объектов, таких как удаленность, вложенность, перекрытие, пересечение, площадь и т.п. Запросы к базе данных можно сохранять в виде шаблонов для многократного использования. В MapInfo имеется возможность поиска и нанесения объектов на карту по координатам, адресу или системе индексов.

MapInfo позволяет редактировать и создавать электронные карты. Оцифровка возможна как с помощью дигитайзера (графического планшета), так и по сканированному изображению. MapInfo поддерживает растровые форматы GIF, JPEG, TIFF, PCX, BMP, TGA (Targa), BIL (SPOT- спутниковые фотографии). Универсальный транслятор MapInfo импортирует карты созданные в форматах других геоинформационных и САПР-систем: AutoCAD (DXF, DWG), Intergraph/MicroStation Design (DGN), ESRI Shape файл, AtlasGIS, ARC/INFO Export (E00). Цифровая информация с GPS (навигационных приборов глобального позиционирования) и других электронных приборов вводится в MapInfo без использования дополнительных программ.

В MapInfo можно работать с данными в форматах Excel, Access, xBASE, Lotus 1-2-3 и текстовом формате. Конвертация файлов данных не требуется. К записям в этих файлах добавляются картографические объекты. Данные разных форматов могут использоваться одновременно в одном сеансе работы. Из MapInfo имеется доступ к удаленным базам данных ORACLE, SYBASE, INFORMIX, INGRES, QE Lib, DB2, Microsoft SQL и др.

В MapInfo имеется 5 основных типов окон: Карта, Список, Легенда, График и Отчет. В окне Карта доступны инструменты редактирования и создания картографических объектов, масштабирования, изменения проекций и другие функции работы с картой. Связанная с картографическими объектами информация может быть представлена в виде таблицы в окне Список. В окне График данные из таблиц можно показать в виде графиков и диаграмм различных типов. В окне Легенда отображены условные обозначения объектов на карте и тематических слоях. В окне Отчет предоставляются средства масштабирования, макетирования, а также сохранения шаблонов многолистных карт. Работая с MapInfo, можно формировать и распечатывать отчеты с фрагментами карт, списками, графиками и надписями. При выводе на печать MapInfo использует стандартные драйверы операционной системы.

Тематическая картография является мощным средством анализа и наглядного представления пространственных данных. На тематической карте легко понять связи между различными объектами и увидеть тенденции в развитии различных явлений. В MapInfo можно создавать тематические карты следующих основных типов: картограммы, столбчатые и круговые диаграммы, метод значков, плотность точек, метод качественного фона и непрерывной поверхности-грид. Сочетание тематических слоев и методов буферизации, районирования, слияния и разбиения объектов, пространственной и атрибутивной классификации позволяет создавать синтетические многокомпонентные карты с иерархической структурой легенды.

MapInfo - открытая система. Язык программирования MapBasic позволяет создавать на базе MapInfo собственные ГИС. MapBasic поддерживает обмен данными между процессами (DDE, DLL, RPC,XCMD,XFCN), интеграцию в программу SQL-запросов. Совместное использование MapInfo и среды разработки MapBasic дает возможность каждому создать свою собственную ГИС для решения конкретных прикладных задач.

Локализация пакета MapInfo/MapBasic Professional проведена так, чтобы он работал с русскими данными без проблем, т.е. сортировка и индексация проводится по правилам русского языка. В поставку Русской версии MapInfo включены библиотеки условных знаков, ряд утилит и CAD-функций, которые расширяют возможности пакета, согласно требованиям российского рынка геоинформационных систем.

Интегрированные пакеты

Интегрированные пакеты представляют собой программные комплексы, в состав которых входят все программные продукты, необходимые для повседневной деятельности.

Сначала появились пакеты, совмещающие текстовой процессор, электронные таблицы, СУБД и графический редактор, например, FRAME WORK, SIMPHONY и др. Их цель - незаметное перемещение информации между приложениями-частями общего пакета.

Следует сказать несколько слов о графических пакетах, которые входят в состав интегрированных систем. Преимущество таких систем состоит в естественном использовании исходных данных, находящихся в электронной таблице или базе данных интегрированной системы. Как правило, большие интегрированные системы предоставляют пользователям среды построения круговых диаграмм или линейных графиков. Пользователь сначала должен выбрать и отметить на электронной таблице диапазон ячеек, содержимое которых должно быть отображено в виде графика, а затем с помощью нескольких клавишных команд сформировать соответствующий график или диаграмму.

Способ вывода согласуется с общим стилем работы в конкретной интегрированной среде. Например, в системе Framework изображение графиков выводятся в дисплейные окна и в зависимости от размеров окна автоматически масштабируются.

В настоящее время принадлежностью интегрированных пакетов являются средства работы с трехмерной графикой, менеджер информации, система электронного распознавания документов, электронная почта. Такие пакеты называются «электронным офисом». Рассмотрим состав нескольких наиболее распространенных офисных пакетов.

Microsoft Office 2000/XP

Стандартный выпуск:

· Microsoft Word – многофункциональный текстовый редактор;

· Microsoft Excel – программа для создания т обработки электронных таблиц;

· Microsoft Access – программа для создания и администрирования баз данных;

· Microsoft PowerPoint – программа для подготовки презентаций, включающих графические, текстовые, звуковые и даже видеоэлементы;

· Microsoft Outlook – мощнейший офисный менеджер, сочетающий в себе программу электронной почты, программу для создания и отправки факсов, Планировщик Встреч и Контактов, записную книжку и многое другое. Лучше работает в локальной нежели в глобальной сети;

· Microsoft Image Editor – простенький редактор изображений;

· Microsoft Internet Explorer – программа для просмотра страниц Интернет.

Профессиональный выпуск:

· Microsoft Access 2000 – программа для создания и редактирования баз данных;

· Microsoft Publisher 2000 – программа верстки и дизайна текстовых публикаций.

Расширенный выпуск:

· Microsoft FrontPage 2000 – программа для создания и дизайна страниц Интернет;

· Microsoft PhotoDrow 2000 – графический редактор.

Выпуск «Для малого бизнеса»:

· Диспетчер контактов – специальные инструменты для малого бизнеса.

Microsoft Works – монолитная программа Универсального домашнего работника, состоящая из текстового редактора, простой электронной таблицы, и несложной базы данных. Каждый модуль упрощен по сравнению с Microsoft Office. Microsoft Works предназначен для выполнения широкого класса деловых, учебных и других задач.

Инструменты пакета Works:

1) Текстовый процессор, предназначенный для создания и редактирования заметок, отчетов, каталогов, бланков писем и других комбинированных документов.

2) Электронная таблица позволяющая решать финансовые, статистические и др. задачи, связанные с вычислением.

3) Диаграммы для преобразования числовых данных электронных таблиц в различные графические представления.

4) Базы данных с возможностью разработки отчетов, предназначенных для сбора, обработки и печати информации о клиентах, товарах, счетах, платежных ведомостях и др.

5) Система связи, позволяющая подключаться к оперативным информационным системам и обмениваться информацией с другими компьютерами, на которых установлены модемы.

Помимо этого в пакет Works включена программа Microsoft Drow, с помощью которой можно улучшить вид документов текстового процессора.

Иформация пользователя в Works хранится на диске в файлах с различными расширениями: *.WPS; *.WKS; *.WDB.

Русский офисс (Арсеналъ), набор независимых друг от друга программных продуктов, ориентированных на домашнее применение:

· Текстовый редактор «Лексикон», новая версия умеет работать и с электронными таблицами.

· Программа-переводчик «Сократ» может переводить обычные тексты мз любых текстовых редакторов и страницы Интернет.

· Декарт – программа для учета домашних финансов.

· ДИСКо Качалка – программа для копирования содержания целых сайтов Интернет на жесткий диск.

· Дела в порядке – персональный менеджер документов.

· Три-О-Граф – обширная кол русских шрифтов.

· PictureMan – комплект программ для работы с графикой.

В электронном офисе отечественной разработки СКАТ (Система Комплексной Автоматизации Торговли) в системе Lotus Notes для WINDOWS интегрируется СУБД, электронная почта, средства защиты информации, средства разработки приложений: текстовой, графический редакторы, электронная таблица. Подсистемы СКАТа: склад комплектующих, склад готовой продукции, счета, договоры, заказы на поставку, справки (настройка системы, документация).

StarOffice (Sun) – бесплатный продукт (разрабатывался и распространялся в системе Linux, теперь под Windows) – единая интегрированная система: все операции с документами, независимо от их формата, выполняются из единой программы-оболочки.

Рабочий стол StarOffice является по совместительству браузером Интернет с включенными в его состав клиентом электронной почты и новостей StarMail & Discussion и программой-планировщиком StarShedule.

В состав StarOffice входят:

· StarWriter     – текстовый редактор, равноценный MS Word;

· StarCalc        – редактор электронных таблиц, идентичный MS Excel;

· Adabase            – программа для создания и управления базами данных;

· StarImpress – программа презентаций;

· StarImage     – редактор оцифрованных, растровых изображений с библиотекой спецэффектов;

· StarDraw      – полупрофессиональная программа для работы с векторной графикой;

· StarMath       – редактор формул;

· StarChart      – программа для создания диаграмм;

· FontWork     – программа для создания эффектных текстовых «шапок»;

· StarForm      – программа для разработки форм.

Офисы-«дополнения»

Cognitive Office (Cognitive Technologies) – система электронного документооборота. Состоит из двух мощных программ:

¨ CuneiForm – программа распознавания сканированного текста со встроенным текстовым редактором;

¨ “Евфрат” – пакет, предназначенный для упорядочивания всех имеющихся в компьютере документов и облегчения работы с ними (система электронного документооборота).

Prompt Translation Office(Промт) – система компьютерного перевода. С помощью специальной программы SmarTool его модули можно встроить практически во все основные приложения MS Office 2000 – Word, Excel, Access, FrontPage, Outlook. В его состав входят:

¨ PROMT 2000 – программа-переводчик, которая интегрируется с MS Office 2000, а также располагает собственным текстовым редактором;

¨ WebView – браузер с синхронным переводом Web-страниц;

¨ Qtrans – программа для быстрого перевода небольших фрагментов текста;

¨ Clipboard Translator – быстрый перевод содержимого буфера обмена;

¨ Интегратор – обеспечивает быстрый доступ ко всем программам пакета;

¨ Электронный словарь – с его помощью можно получить все возможные варианты перевода как отдельных слов, так и идиом.

¨ Promt Internet 2000 – программа для перевода страниц Интернет, поставляется отдельно и включает в себя:

§ R-Express и Promt-E – модули добавления функций перевода в браузер Internet Explorer,

§ WebView – браузер с синхронным переводом Web-страниц,

§ Mail Translator – встраивается в MS Outlook и умеет переводить входящие и исходящие электронные сообщения.

В интегрированных пакетах используется технология OLE (Object Linked and Embedding – привязка и встраивание объектов), позволяющая связывать объекты, созданные разными ИТ, в единый документ. OLE обладает тремя свойствами:

- концепция составных документов. Например, в документ редактора WORD можно вставить диаграмму Excel или рисунок Corel Draw. Возможны две составляющие этой технологии: привязка и встраивание. Если один документ (объект) привязан к другому, то изменение оригинала приводит к изменению привязанного объекта. Если документ привязан к нескольким другим документам, то изменения оригинала вносятся во все привязанные документы. Если документ встроен в другой, то изменение оригинала не приводит к изменению встроенного объекта;

- редактирование «на месте». И привязанные, и встроенные документы можно редактировать в объединенном документе (не в оригинале);

- перетаскивание объекта. Например, чтобы открыть файл для редактирования, можно перетащить его значок на значок редактора.