ЭКОЛОГИЯ
УДК 528.854.4
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЕРВИСА GOOGLE EARTH КАК СРЕДСТВА ДИСТАНЦИОННОГО КАРТИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИИ
М. М. ПОДКОЛЗИН, аспирант
Волжский гуманитарный институт ул. 40 лет Победы, д.11, г. Волжский, 404132, Россия
В статье рассматриваются современные технологии интеграции геоинформационных систем со средой web-картографии. Приводится обзор инструментов, позволяющих обеспечить взаимодействие между программными комплексами Google Earth и ESRI ArcGIS 9.
Ключевые слова: Google Планета Земля, дистанционное картирование, web-картография, интеграция приложений.
Современную экологическую науку сложно представить без использования картографической информации и ГИС-технологий для проведения мероприятий по экологическому мониторингу. При развитии современной техники методы картирования позволяют создать карту местности в сроки, ранее недоступные по причине технологических ограничений. В последнее десятилетия бурное развитие получила не только классическая картографическая наука, подкрепленная современными приборами и методиками, но и дистанционная картография, позволяющая автоматизировать процесс построения карты местности или предлагающая уже готовые решения. Одним из предлагаемых инструментов для дистанционного картографирования территории, для построения основы системы экологического мониторинга является использование сервиса спутниковых снимков Google Earth. Данное направление картографии стало носить название веб-картографии.
Google Earth - сервис работающий с данными с помощью специальной программы-навигатора, требующей отдельной установки. Возможности программы значительно превосходят web-сервис как набором данных, так и наличием дополнительных инструментов (измерения, работа с GPS). Появление Google Earth так же привело к популяризации формата KML (Keyhole Markup Language), представляющего собой расширение XML разработанное специально для хранения и описания векторных пространственных данных. Популярность формата на сегодняшний день такова, что импорт и экспорт в него встроен в самые распространенные пакеты ГИС, имеется ряд бесплатных конвертеров для перевода данных из других форматов в KML [1].
Основу данных представляют спутниковые снимки Landsat, SPOT, Quickbird и топографические карты. Любая точка мира отображается с точностью до 1:25000 на основе данных, полученных после 1999 года. Эти снимки предоставлены компанией EarthSat и сделаны со спутника Landsat-7 [2], камерой ETM+ [3], разрешение на местности - 15 м, спектрозональные изображения получены с помощью специальной дополнительной обработки т.н. pansharpening, то есть комбинирования исходных 30-ти метровых спектрозо-нальных, цветных изображений с 15-ти метровыми панхроматическими данными, получаемыми одновременно со спектрозональными.
Крупные города и многие мировые территории отображаются вплоть до масштабов порядка 1:2000, эти данные представлены компанией DigitalGlobe и сделаны со спутника Quickbird-2 [4], камерой BHRC-60 [5], исходное разрешение этих снимков (0.68 м) уменьшено до 2 метров. Другими источниками данных являются данные SPOT и аэрофотосъемка, в основном на территорию США и Западной Европы.
Данные спроектированы в проекцию Меркатора и базируются на сфере.
Использование сервиса возможно как в веб-среде путем работы с браузером, так и работа традиционными методами, с помощью ГИС-комплексов. Веб-среда несколько ограничена по своим функциональным характеристикам в части сохранения результатов после онлайн-редактирования.
Наиболее распространенным инструментом построения ГИС-систем в России является комплекс ArcGIS 9. Это развитая структура программных ГИС-продуктов для создания полноценной ГИС, обеспечивающей потребности любой организации. Базисная архитектура ArcGIS обеспечивает широчайшие возможности встраивания ГИС-функциональности и бизнес-логики для работы с ними на настольных компьютерах, серверах, через Web либо непосредственно в полевых условиях на портативных устройствах. Эта архитектура, объединенная с базой геоданных, образует современную инфраструктуру для построения и развития интеллектуальных географических информационных систем [6].
Использование спутниковых снимков Google Earth и интеграция этих снимков с ArcGIS для построения как карты местности для последующего уточнения географической привязки координат так и для построения картографической основы системы интерактивного экологического мониторинга опирается на ряд программных комплексов, целью которых является обеспечение совместимости между форматами сохранения данных в Google Earth и ArcGIS9. А именно обеспечения совместимости форматов *.shp и *.kml.
Наиболее простым средством интеграции является расширение функциональности ArcGIS за счет встраивания плагинов. Одной из таких разработок является написание расширения KMLer. Данный компонент позволяет импортировать данные напрямую из ArcGIS в *.kml или в *.kmz файлы с преобразованием векторных слоев. Также возможна обратная конвертация напрямую в геобазу или shp-файл ArcGIS [7]. Если же речь идет о применении корпоративных GIS-систем, где используется для решения более широкого круга задач серверные приложения семейства ArcGIS Server, то появляется возможность расширения функциональных особенностей за счет Java-компонента и внедрения средств разработки Google Earth User API. Это позволяет решать следующие задачи:
- использование созданных пользователем карт на серверах Google Maps;
- интеграция ГИС-модели пользователя с веб-приложениями виртуальной среды;
- расширять функциональность собственного GIS-сервера путем интеграции с сервисами корпорации Google [8].
Ряд конвертеров, трансляторов форматов и web-проектов было разработано специалистами из США, Германии и Великобритании. В России с постепенным внедрением ГИС на различных уровнях стали предприниматься попытки создания объединенных инструментов для более точного чем существующие проекты импорта карт в проект ArcGIS.
В 2007 году российской научной общественности был представлен подобный проект отечественного производства. От других подобных изделий его выгодно отличало то обстоятельство, что пользователю не приходилось производить усложненные операции при установке на компьютер или решать вопросы относительно лицензии на используемый продукт. Главной отличительной чертой проекта Geo-Explorer.info стала его полная бесплатность в использовании без необходимости лицензионных отчислений автору. Программа разрабатывалась в тесном сотрудничестве с ведущими специалистами России по ГИС и все пожелания были учтены. Geo-Explorer.info позволяет экспортировать карты Google с координатной привязкой и использовать их в проектах ArcMap. Возможно использование не только карта планеты Земля, но также Луны и Марса [9].
Использование данной отечественной разработки позволяет избегать неточностей в работе картографа, которые возникали при работе с программными комплексами "Kml2shp file conversion", которая была изначально ориентирована для эксплуатации под САПР "AutoCAD" [10] и "Convert Google Earth Path (KMl) to SHP" [11] разработанной фирмой ESRI, в которой встречались проблемы при склейке полученных участков карты.
Для мобильных приложений, используемых на платформах КПК и GPS-приемниках существует разработка группы ученых из США Роберта Лайпа (Robert Lipe) с коллективом GPSBabel: загрузка и получение данных с GPS-приемника и преобразование формата *.kml [12]. Данный программный продукт позволяет не только напрямую в полевых условиях получать информацию с мобильных устройств, но также есть функции пространственного анализа и возможна работа в режиме реального времени (в связке с Google Earth) [13].
Наибольшей степенью независимости от технических условий пользователя, особенностей операционной системы, технических приборов является 100% интеграция с интерактивной интернет-средой. Для этого в рамках тестового продукта была разработана профессиональная версия Google Earth Pro. В интегрированной среде стало возможно использовать функцию импорта данных для импорта собственных географических данных в приложение Google Планета Земля и их просмотра так же, как и любых слоев на панели "Слои". При использовании функции импорта можно импортировать два основных типа данных.
Векторные данные. В Google Планета Земля можно импортировать векторные данные от сторонних поставщиков данных, таких как ESRI. Кроме того, можно использовать общие текстовые файлы для импорта данных точек, которые определены непосредственно пользователем. После импорта векторных данных в программу Google Планета Земля становится возможным изменять их внешний вид или содержание таким же образом, как при редактировании меток и папок. Кроме того, можно использовать шаблоны стилей для форматирования пользовательских данных визуальным способом. Можно также отображать данные KML во временной последовательности.
Данные изображения. Можно импортировать данные изображения, такие как карты, сделанные с помощью аэрофотосъемки, или топографические карты, а затем соответствующим образом спроектировать изображение на основное изображение в средстве трехмерного просмотра. Для выполнения этих действий необходимо, чтобы файл изображения имел соответствующий формат. Недостатками этого способа построения ГИС является почти полное отсутствие обратной связи с пользователем ввиду ограничений накладываемых интернет-клиентами. Необходимо заметить, что в 2008-2009 годах активно ведутся разработки, призванные стать локальной оболочкой для удаленных клиентов, работающих через сеть Интернет по защищенным протоколам [14].
Также нельзя не обойти вниманием вопрос введения данного раздела в учебные кур -сы дисциплины "Геоинформационные технологии". Например, в ряде ВУЗов США данной теме отведено не только место в дисциплине ГИС, но и отдельный учебный курс. Также широко применяется дистанционный метод обучения [15]. Использование дистанционных методов картирования территории, интеграция приложений с web-технологиями позволяет не только увеличивать интерактивность получаемых сведений о нарушениях или измен
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.