автореферат диссертации по инженерной геометрии и компьютерной графике, 05.01.01, диссертация на тему:Геометрическое моделирование и отображение объектов бассейновой геоинформационной системы экологической направленности

На правахрукописи

Чечин Андрей Вячеславович

ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОТОБРАЖЕНИЕ ОБЪЕКТОВ БАССЕЙНОВОЙ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ

05.01.01 - Инженерная геометрия и компьютерная графика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород - 2004

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В НИЖЕГОРОДСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ АРХИТЕКТУРНСКГПРОИТЕЛЬНОМ УНИВЕРСИТЕТК

Научный руководитель

кандидат технических наук, профессор Никольский Евгений Константинович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Гергель Виктор Павлович кандидат технических наук, профессор Юнусов Альберт Гамзатович

Ведущая организация

Самарская государственная архитектурно-строительная академия

Защита состоится 2004 года в /-3 часов на заседании

диссертационного совета Д 212.162.04 при Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, д.65, корпус 5, аудитория 202.

С диссертацией работой ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан "/£" (ре£раця 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, профессор

В.И. Дергунов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Современные достижения в области цифрового описания территории на базе геометрической информации, к которым относятся геоинформационные технологии, позволяют более эффективно анализировать исследуемые объекты и ситуации. Это обстоятельство обусловило повышение уровня использования геоинформационных моделей в таких областях, как география, картография, дистанционное зондирование, геодезия, геоэкология, компьютерная графика, автоматизированное проектирование и др.

Географические информационные системы (ГИС) содержат графическую и атрибутивную части. Графическая часть отражает геометрию территории, атрибутивная часть содержит характеристики объектов территории, геометрически не отражаемые. Графическая и атрибутивная части жестко связаны, каждый объект в ГИС включает геометрическую и атрибутивную информацию одновременно, поэтому по сравнению с другими компьютерными системами ГИС открывает новые возможности обработки и анализа информации.

Несмотря на возросшее количество областей использования географических информационных систем, в области моделирования геоэкологических процессов, происходящих на территории бассейнов крупных рек, геоинформационные технологии используются пока не в полной мере. Бассейновый подход, основанный на природном единстве территории, отличается направлением перемещения веществ и энергии сверху вниз по течению рек. Недостаточно рассмотрены технические вопросы формирования географической основы бассейновой ГИС, которая является фундаментом системы: вопросы выбора картографической проекции, определения структуры представления графической и атрибутивной информации БД, разработки алгоритмов геоинформационного моделирования. Решение перечисленных

I ' ьс. ЧАЦИУНАЛЫМЯ I БИБЛИОТЕКА I

задач в настоящее время является актуальным, т. к. информация о состоянии среды обитания является жизненно важной.

Объектом исследования является территория бассейна крупной реки, в качестве примера взят бассейн реки Волги.

Предметом исследования являются методы геометрического и геоинформационного моделирования при создании бассейновой экологической ГИС.

Цель работы состоит в создании эффективных геометрических моделей, предназначенных для решения задач бассейновой экологической ГИС посредством геоинформационных технологий.

Основные задачи исследования:

1. Разработать структуру базы данных географической основы ГИС Волжского бассейна.

2. Исследовать и систематизировать основные технологии формирования тематических слоев, усовершенствовать отдельные технические решения.

3. Разработать алгоритм автоматического формирования линейной гидрографической сети с использованием ГИС-технологий, необходимый для решения прикладных инженерных геоэкологических задач.

4. Разработать алгоритм преобразования геометрических объектов с целью их позиционирования на линейной гидрографической сети с использованием геоинформационных технологий.

5. Разработать алгоритм территориального анализа данных мониторинга качества поверхностных вод на базе ГИС.

6. Обосновать выбор картографической проекции для ГИС бассейнов крупных рек.

7. Разработать научно-технические требования к геоинформационной системе крупного региона.

Научная новизна работы заключается в создании:

- классификации технологий формирования тематических слоев на базе имеющейся географической основы;

- алгоритма автоматического формирования линейной гидрографической сети, обеспечивающего эффективное решение прикладных инженерных геоэкологических задач;

- геометрической модели, позволяющей повысить эффективность территориального анализа качества поверхностных вод крупного речного бассейна по данным мониторинга;

- методики выбора картографической проекции для ГИС бассейнов крупных рек;

- структуры базы данных географической основы бассейновой экологической ГИС на базе картографической основы масштаба 1 : 1 000 000.

Практическая ценность исследования заключается в разработке специализированных алгоритмов и моделей на базе геоинформационных технологий, позволяющих повысить эффективность ведения ГИС крупного речного бассейна и проводить анализ геоэкологических ситуаций. На базе созданных алгоритмов и моделей разработана географическая основа ГИС Волжского бассейна; разработана программная система, позволяющая автоматически создавать линейную гидрографическую сеть и переносить на нее исследуемые объекты и явления; разработана программная система "Гидропост", предназначенная для графического анализа данных мониторинга качества поверхностных вод.

Диссертационное исследование выполнено в рамках ФЦП "Возрождение Волги" (ГР № 01.9.50.001757, Нижегородский государственный архитектурно -строительный университет).

Результаты работ внедрены и использованы в рамках ФЦП "Возрождение Волги", в Верхневолжском территориальном управлении по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Апробация результатов работы проводилась на следующих семинарах и конференциях:

- Международный научно-промышленный форум "Великие реки 2000" (Нижний Новгород, 2000);

- IV Всероссийская конференция Теоинформатика и образование" (Москва, 2000);

- Международный научно-промышленный форум "Великие реки 200 Г (Нижний Новгород, 2001);

- Международный научно-практический. семинар "Науками техника в инновационном подходе к сохранению и реставрации памятников истории и культуры" (Москва, 2001);

- 11-я Международная научно-практическая конференция по графическим информационным технологиям и системам "КОГРАФ" (Нижний Новгород, 2001);

- Вторая областная научно-практическая конференция "Нижегородский кремль". К 500-летию памятника архитектуры XVI века (Нижний Новгород, 2001);

- Международный научно-промышленный форум "Великие реки 2002" (Нижний Новгород,.2002);

- Ежегодная международная конференция НПО "Кредо-Диалог" "Современные технологии изысканий, проектирования и геоинформационного обеспечения в промышленном, гражданском и транспортном строительстве" (Москва, 2003).

Публикации. Материалы диссертационного исследования опубликованы в 11 печатных работах.

Структура диссертационной работы. Работа изложена на 212 страницах, состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Имеет, кроме текста, иллюстрационный дополняющий материал в виде 46 рисунков и 12 таблиц, библиографический список, состоящий из 122 наименований, в т.ч. 12 на иностранных языках. Диссертация включает 24 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность, определяется объект и цель, ставятся задачи исследования, формулируется научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе проводится обоснование выбора картографической проекции; приводится структура базы данных географический основы ГИС крупного речного бассейна; проводится анализ и систематизация основных технологий формирования тематических слоев; приводятся рекомендации по отдельным техническим решениям.

Выбор картографической проекции

При анализе современных картографических представлений бассейнов крупных рек отмечается недостаточность освещения вопроса выбора проекции. Картографическая проекция выбирается с целью уменьшения искажений при отображении поверхности Земли на плоскость, поэтому задача обоснования выбора проекции для ГИС крупного речного бассейна является актуальной.

Производя выбор проекции, необходимо учитывать следующие параметры: характер искажений, широтное расположение речного бассейна, вытянутость территории и местоположение центральной точки проекции.

В результате исследования для бассейна реки Волги выбрана коническая равновеликая проекция со средним меридианом восточной долготы и средней параллелью 54* северной широты.

Структура базы данных географический основы ГИС крупного речного бассейна

Обосновывается выбор исходной карты. В соответствии с выбранной исходной картой масштаба 1 : 1 000 000 географическая основа должна включать следующие слои: географическая сетка, созданная на основе математических законов; гидрография, содержащая основные объекты

исследования. Рассмотрены особенности создания геоинформационных моделей на базе следующих слоев гидрографии: населенные пункты, включающие основной точечный слой, содержащий все характеристики, и остальные слои, связанные с первым разными способами; рельеф, представленный двумя взаимосвязанными моделями: трехмерной моделью в специализированном ПО и двухмерной - в ГИС; площадные административные границы, включающие выходящие за пределы бассейна участки; дорожная сеть, включающая основные дороги, дополнительные объекты и подписи; растительность, где основную нагрузку несет площадной слой вследствии мелкого масштаба территории. Проанализированы вопросы представления подписей объектов перечисленных слоев.

Географическая основа ГИС крупного речного бассейна должна вестись раздельно по номенклатурным листам исходной карты проекции Гаусса-Крюгера с обязательной краевой увязкой, а после необходимых изменений автоматически преобразовываться (собираться) в целостный вид в конической равновеликой проекции.

Проанализированы основные технологии формирования тематических слоев. Современная литература предлагает только отдельные технические решения. Вопросы формирования слоев по существующим цифровым картам исследованы недостаточно, несмотря на возросшую роль цифровой информации, поэтому предложенная классификация технологий по виду исходных данных имеет практическую ценность.

1. Технология формирования слоев по координатам объектов. Включает обработку, выбор системы координат, импорт, создание геометрических объектов и корректировку.

2. Технология формирования слоев по картам в традиционном исполнении. Включает подготовку, сканирование основы, редактирование растра, регистрацию, векторизацию и создание тематической БД.

3. Технология формирования слоев по существующим цифровым тематическим картам. Включает импорт данных, преобразование системы координат, корректуру геометрии и атрибутов.

4. Технология формирования слоев с использованием данных дистанционного зондирования (ДДЗ). Включает технологии создания трехмерной модели и двухмерных тематических слоев.

5. Технология формирования БД по результатам обработки и анализа имеющихся слоев. Включает обработку и анализ, проверку и корректировку геометрии и атрибутов.

6. Технология формирования слоев по тематическим характеристикам. Включает получение тематических характеристик, организацию связи с графическим слоем, импорт и связывание данных.

7. Технология формирования слоев по описанию или схематичному представлению объектов. Данный способ подразумевает векторизацию слоев вручную по описанию или схематичному представлению объектов, опираясь на существующие цифровые границы.

Представленные технологии подробно рассмотрены в работе. Приведены рекомендации по отдельным техническим решениям. Проанализированы вопросы экспорта/импорта данных из ГИС крупного речного бассейна в другие системы. Предложены схемы работы с графическими и атрибутивными данными.

Во второй главе проанализированы и разработаны базовые технические требования к полнофункциональной ГИС крупного региона. Полученный результат представлен в виде детальной блок-схемы.

Сегодня выделяется тенденция перехода от получения картографических материалов при помощи ГИС в традиционном исполнении к созданию баз и банков данных в цифровом виде. Корректность и правильность информации в цифровом банке данных является важным критерием оценки качества используемой ГИС, поэтому в основу требований к ГИС крупного региона

заложены требования к созданию и поддержанию корректной базы данных. Разработанные требования представлены тремя основными уровнями.

В основе первого уровня лежат требования к созданию и поддержанию корректной базы данных. Этот уровень отвечает за фундамент всей системы -за правильность ведения базы данных и ее информационное содержание. Пространственная модель данных в ГИС должна базироваться на точечной геометрии: точках, линиях (полилиниях) и полигонах. Другие геометрические фигуры, например, окружности, прямоугольники и т.п., следует применять только при построении, с обязательным переводом в один из трех перечисленных типов объектов точечной геометрии.

На этом основании базируется второй уровень - обработка и анализ информации, содержащейся в БД. Здесь подразумевается всевозможный анализ информации из имеющейся базы данных, как позиционной, так и атрибутивной. Результаты обработки и анализа представляются в виде периодических или разовых отчетов, отвечающих конечным задачам созданной системы. Проанализированы возможности ГИС для представления картографической информации при помощи условных знаков и разработаны требования к условным знакам в ГИС с учетом правил картографии.

Наконец, третьим уровнем является ГИС конечного пользователя. Данный информационный и программный уровень предусмотрен для управленца, принимающего конкретное решение, содержит необходимую текущую информацию на рабочем столе с возможностями поиска, обработки, анализа данных и создания отчетов. Для своевременного обновления информации необходима связь с удаленной базой данных - через интранет/интернет и т.п.

В соответствии с моделью данных ГИС требования отдельно изложены для графической и атрибутивной части. Изложены рекомендации по выбору программного обеспечения для ГИС крупного региона.

В третьей главе анализируются возможности использования ГИС для

работы с линейной гидрографической сетью; разрабатывается модель сети для ГИС; приводятся алгоритмы формирования линейной гидрографической сети и преобразования геометрических объектов в линейную гидрографическую сеть.

При анализе гидрографической сети и расположенных на ней объектов на базе картографического представления часто возникают сложности с определением предприятий, загрязняющих водные ресурсы. Естественная речная сеть имеет сложный вид, в котором трудно отследить взаимосвязи между исследуемыми объектами, поэтому для простоты и наглядности применяется способ представления информации при помощи модели линейной гидрографической сети. Гидрографическая сеть строится в виде перпендикулярно соединенных прямых линий, относительно которых располагаются исследуемые объекты или явления. На сегодняшний день отсутствуют компьютерные системы, позволяющие автоматизировать процесс работы с линейной гидрографической сетью, поэтому задача разработки алгоритмов и компьютерных систем в этой области нова и актуальна.

Модель линейной гидрографической сети - для ГИС представлена двумя основными частями: картографической моделью территории и линейной гидрографической моделью. Это обусловлено тем, что линейная гидрографическая модель строится на базе картографического представления территории. В результате обработки пользователь получит две модели территории, отражающие исследуемые объекты и явления, что позволит более эффективно провести анализ и сделать прогноз.

Картографическая модель территории создается на базе существующих топографических карт. Точность модели зависит от точности исходного картографического материала. Картографическая модель включает географическую основу, отражающую состояние территории, гидрографическую схему и водосборные бассейны рек, необходимые для формирования линейной гидрографической сети, исследуемые объекты и

явления, которые в дальнейшем необходимо представить на линейной гидрографической схеме.

Линейная гидрографическая модель представляет собой гидрографическую сеть, организованную по бассейновым принципам и. состоящую из линейной гидрографической схемы, отражающей речную сеть, и исследуемых объектов и явлений, перенесенных на линейную модель. Алгоритм формирования линейной гидрографической сети Задача формирования линейной гидрографической схемы сводится к геометрическому построению взаимно перпендикулярных линий объектов гидрографии на основе реальных взаимосвязей рек, рассчитанных по картографической модели ГИС.

Предложенный алгоритм включает следующие шаги (рис. 1):

("Начало )

Н- -I --,

[__Ввод данных_/

Создание массива данных

по рекам -3 I :

Создание массива данных

по участкам рек для построения линейной сети

Редактирование минимальных длин участков рек по рангам

—5 ' —

Редактирование длин участков рек в зависимости от длин последующих притоков

Вычисление координат участков рек линейной гидрографической сети

С Конец )

Рис. 1. Блок-схема алгоритма формирования линейной гидрографической

сети

1. Ввод и выбор исходных данных. Включает выбор массива данных, отражающего реальную гидрографическую сеть.

2. Создание массива данных по рекам, необходимого для дальнейших построений. Включает расчет рангов рек и определение направления впадения притоков рек. В результате последовательного перебора рек относительно реки нулевого ранга и определения взаимосвязей по притокам, алгоритм позволяет получить ранги имеющихся рек относительно выбранной начальной реки.

Для определения направления впадения притоков рек предложен алгоритм (рис. 2), позволяющий находить направление впадения объекта гидрографии по азимутам соответствующих участков гидрографической сети картографической модели.

Рис. 2. Определение направления впадения притока по азимутам

Вначале выбираются два участка главной реки (участки 1 и 2) и участок впадающей реки (участок 3) из слоя гидросхемы. Затем извлекается линейный отрезок из полилинии каждого участка, подходящего к общему узлу (для участков 1 и 3 находятся последний отрезок, а для участка 2 - первый). Для каждого извлеченного отрезка определяются прямоугольные координаты начальной и конечной точки. Затем вычисляются азимуты для каждого отрезка относительно узловой точки. Определяется направление впадения притока относительно движения по течению главной реки путем сравнения разницы азимутов. Если разность Аг-А| больше, чем разность А3-А1, тогда направление

впадения притока будет левым, если нет, то правым. Эта зависимость была получена опытным путем и проверена на практике.

3. Создание массива данных по участкам рек. Данный шаг включает определение значения азимута участка водного объекта линейной гидросхемы в зависимости от значения азимута участка предыдущего объекта гидрографии и направления впадения в него данного притока. В результате расчета геометрических связей между участками рек формируется массив данных, содержащий начальную информацию по участкам для построения сети.

4. Редактирование минимальных длин участков рек в зависимости от ранга производится для разрядки гидросхемы в узких местах. Вначале вычисляются значения минимальных длин участков рек для каждого ранга, в том числе для нулевого. Затем производится проверка и редактирование длин участков в соответствии с их рангами.

5. Редактирование длин участков в зависимости от длин последующих притоков включает определение максимальных длин левых и правых притоков рек и редактирование участков гидросхемы, чтобы следующая река подобного порядка не пересекалась с предыдущей. Графически это можно представить, как определение прямоугольника для данной реки, описанного вокруг последующих притоков. Полученные описанные прямоугольники не должны пересекаться. Минимальная допустимая длина участка вычисляется по формуле:

где /,тт( - минимальная длина участка;

¿1тах - максимальная длина предыдущих притоков

последнего притока;

- максимальная- длина предыдущих притоков следующего притока;

- минимальная длина между описанными прямоугольниками притоков рек одного ранга;

- сумма длин предыдущих участков выбранной реки.

6. Вычисление координат участков рек линейной гидрографической сети. Для этого в полученный массив данных с необходимыми параметрами для построений добавляется атрибут, отражающий геометрию. Выбирается точка начала координат, затем последовательно перебираются участки рек по рангам от устья к истоку. Вычисляются координаты концов линий и записываются в соответствующий атрибут массива данных участков линейной гидрографической сети. Координаты рассчитываются по имеющимся значениям азимутов и откорректированных длин относительно координат точки впадения участка реки. Координаты последней получаются путем выбора по закодированной связи "впадает в" участка реки, рассчитанного ранее, и извлечения координат конца линии.

Алгоритм преобразования геометрических объектов в линейную гидрографическую сеть

Задача преобразования объектов заключается в определении геометрических взаимосвязей объектов и гидросхемы картографической модели ГИС и вычислении координат объектов по линейной гидрографической сети в соответствии с полученными взаимосвязями.

Предложенный алгоритм включает следующие шаги (рис. 4):

1. Ввод и выбор исходных данных. Исходные данные включают массив данных, отражающий гидрографическую сеть картографической модели, массив данных, представляющий площадные водосборные бассейны рек, массив данных гидрографической сети линейной модели, полученный ранее, массив данных, отражающий объекты исследования.

2. Расчет геометрических взаимосвязей каждого исследуемого объекта и объектов слоя гидросхемы по картографической модели. Определяется центральная точка исследуемого объекта. С помощью операции геометрического пересечения центроида и слоя водосборных бассейнов находится бассейн, в котором содержится объект. По имеющимся атрибутам выбранного бассейна определяется идентификатор реки.

( Начал о О

^_ I _

/ Ввод данных /

—2 1 |

Расчет геометрических взаимосвязей объектов и рек I

Вычисление координат объектов относительно линейной гидрографической

_сети_

I ~~ С Конец )

Рис. 4. Блок-схема алгоритма преобразования объектов в линейную гидрографическую сеть

Затем выполняется перебор участков выбранной реки, и рассчитываются геометрические взаимосвязи между центром объекта и выбранным участком. В соответствии с предложенной моделью геометрическая связь объекта исследования с объектом гидрографии определяется через наименьшее расстояние между ними. Расстояние рассчитывается до каждого узла и звена полилинии участка реки. Каждый полученный отрезок минимального расстояния проверяется на пересечение с бассейнами других рек, чтобы исключить случай, отраженный на рис. 5. При обнаружении такого отрезка, полученное минимальное расстояние отбраковывается.

Рис. 5. Проверка отрезка минимального расстояния на пересечение с бассейном другой реки

Положение центра объекта относительно объекта гидрографии в соответствии с течением реки определяется по азимутам отрезков, сходящихся в точке проецирования на реку, как при формировании линейной гидрографической схемы. Результатом осуществления данного этапа обработки является массив, включающий идентификатор объекта, номер участка реки, на который он проецируется, положение объекта относительно реки, минимальное расстояние до участка и расстояние от конца полилинии участка до точки проецирования.

3. Вычисление координат точечных объектов по линейной гидрографической сети на базе имеющегося массива данных линейной

гидросхемы и полученных на предыдущем этапе параметров взаимосвязей. Расстояние по реке от конца участка пересчитывается пропорционально длине участка по линейной модели. Расстояние между гидрографией и объектом пересчитывается пропорционально заданной ранее пользователем величине.

Затем вычисляются координаты объектов на линейной гидрографической сети. Вначале вычисляются координаты точки проецирования ло координатам конца участка, его азимуту и расстоянию от конца участка до точки проецирования на реку. Затем от точки проецирования вычисляются координаты объекта по направлению и расстоянию относительно реки. В результате выполненной обработки вычисляются координаты точечных объектов на линейной гидрографической схеме, отражающие исследуемые объекты картографической модели.

Предложены методы работы с полученной моделью гидрографической сети в ГИС в виде укрупненной блок-схемы.

В четвертой главе проводится апробация разработанных методов для геоинформационной системы Волжского бассейна: при создании информационной базы ГИС Волжского бассейна, при работе с линейной гидрографической сетью; при создании ГИС "Гидропост".

Информационная база ГИС Волжского бассейна

При формировании географической основы для ГИС Волжского бассейна были использованы номенклатурные листы карт масштаба 1 : 1 000 000. В качестве исходной информации использовались векторные слои в формате "МарШЪ", разработанные Верхневолжским аэрогеодезическим предприятием Роскартографии. Основная задача формирования географической основы состояла в приведении и доработке имеющихся данных к структуре ГИС Волжского бассейна, предложенной в первой главе в соответствии с требованиями к ГИС крупного региона, рассмотренными во второй главе. Работа проводилась в рамках ФЦП "Возрождение Волги".

Предварительная обработка заключалась в приведении имеющейся графической и тематической информации к единому виду, удобному для дальнейшей работы. Затем формировались слои в соответствии с разработанной ранее структурой. Корректура в основном сводилась к созданию топологии, необходимых связей между объектами, подписей, разделению объектов по слоям и вводу недостающей информации. В результате обработки была создана географическая основа ГИС Волжского бассейна масштаба 1 :1 000 000 в соответствии со структурой, предложенной в первой главе. Полученные слои имеют следующие особенности:

- содержат основную топографическую нагрузку на территорию бассейна (с карт масштаба 1 :1 000 000);

- находятся в одной системе координат;

- увязываются между собой;

- имеется атрибутивная база данных по каждому слою, включающая различные классификаторы и характеристики объектов.

По полученной географической основе сформирован ряд тематических слоев в соответствии с технологиями, предложенными в первой главе. Слой водосборных бассейнов получен способом формирования слоев по описанию и схематичному представлению вручную. Отграничение водосборных бассейнов выполнялось на базе имеющихся горизонталей и объектов гидрографии. Слои почв и ландшафтов получены способом формирования слоев по существующим тематическим цифровым картам. Первый этап обработки заключался в приведении слоя к системе координат географической основы ГИС Волжского бассейна. На втором этапе была осуществлена обрезка по слою границ водосборного бассейна реки Волги. Слой гидропостов получен способом формирования слоев по описанию и схематичному представлению вручную с пристыковкой к объектам гидрографии. Применить способ получения слоев по координатам объектов не удалось, вследствии низкой точности имеющихся данных. Слои создавались на основе набора таблиц данных по гидрологическим и гидрохимическим постам и на основе схем расположения

постов. Слой донных отложений получен способом формирования слоев по координатам объектов. Обработка производилась на основе данных, полученных в ходе русско-германских научно-исследовательских экспедиций в 1999 - 2001 гг. в рамках реализации международного проекта "Волга-Рейн". Координаты мест отбора проб были получены при помощи GPS.

Линейная гидрографическая сеть

Основные задачи включают реализацию алгоритма формирования линейной гидрографической схемы и алгоритма преобразования объектов к линейной гидрографической сети. В качестве исходных данных использованы слои географической основы и тематические слои на территорию Волжского бассейна, полученные ранее. Гидросхема и исходные объекты исследования на картографической модели представлены на рис. 6.

Рис. 6. Картографическая модель с исходными объектами (1-10)

Полученная линейная гидросхема и преобразованные объекты исследования представлены на рис. 7. Для удобства работы пользователя были разработаны оконные формы.

В результате выполненных исследований разработано программное обеспечение на базе средств ГИС "Март&>", позволяющее, автоматически создавать линейную гидрографическую схему и переносить на нее исследуемые объекты. Пользователь может измерять ряд параметров, а также редактировать промежуточные этапы обработки. Полученный программный продукт позволяет повысить эффективность решения инженерных геоэкологических задач на базе линейной гидрографической сети.

- ю

9

в

4

7 'в

Рис. 7. Линейная гидрографическая схема с преобразованными объектами (1-10)

Географическая информационная система "Гидропост"

При рассмотрении современной ситуации в области обработки и анализа данных мониторинга качества поверхностных вод выявлено недостаточное использование геоинформационных технологий для описанных задач. В ответственных организациях либо ГИС отсутствует, либо решает узкий круг ограниченных задач. Реализованные ГИС проекты в данной области практически отсутствуют, поэтому актуальна задача разработки ГИС для анализа качества поверхностных вод, в особенности для крупного речного бассейна.

Цель данной работы — создание ГИС конечного пользователя "Гидропост", позволяющей производить территориальный анализ состояния водных объектов на основе данных, собранных и обработанных по пунктам наблюдений за качеством вод. Задача сводится к переводу числовых данных о состоянии вод с точечных гидропостов на линейные участки гидросхемы.

Разработана структура базы данных, включающая три блока: тематическая БД гидропостов и характеристик качества поверхностных вод; географическая и атрибутивная БД гидропостов и гидросхем; БД географической подложки.

Разработан алгоритм анализа данных мониторинга качества поверхностных вод на базе ГИС, включающий следующие шаги:

1. Ввод и выбор исходных данных.

2. Выбор проб, удовлетворяющих заданным критериям: начальной и конечной датой отбора проб и видом обрабатываемых данных.

3. Интерполяция данных на гидросхему. Значение данных между двумя створами на каждом линейном участке определяется для его середины по формуле:

21

1 £

zi=zx+(z2-zl)x(YJL + -+ )/Ц_2, (2)

ы

— значение данных на »-ом участке гидросхемы;

— значение данных на верхнем по течению створе;

— значение данных на нижнем по течению створе;

— сумма длин участков перед участком /;

— половина длины i-ого участка;

— сумма длин всех участков между двумя створами.

— значение данных на /-ом участке гидросхемы; - значение данных на верхнем по течению створе;

— значение данных на нижнем по течению створе;

— сумма длин участков перед участком i;

— половина длины z-oro участка;

— сумма длин всех участков между двумя створами.

4. Тематическое отображение данных мониторинга.Л Выбираются диапазоны отображения данных мониторинга, условные знаки для верхнего и нижнего диапазона. Затем создается массив условных знаков для каждого диапазона отображения и каждому участку реки присваивается условный знак в соответствии с выбранными диапазонами отображения.

В результате работы создана ГИС Тидропост", позволяющая анализировать данные мониторинга качества поверхностных вод. Полученная система протестирована на территории Нижегородской области и внедрена в ВВУГМС. Разработанное программное обеспечение позволяет выводить информацию по постам из базы данных по выбранному на электронной карте створу, производить интерполяцию точечных данных мониторинга на линейную сеть гидрографии, тематически визуализировать обработанные данные на карте, формировать статистический отчет в формате HTML.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана модель географической основы ГИС крупного речного бассейна на базе топографических карт масштаба 1 : 1 000 000. Географическая основа ГИС крупного речного бассейна, созданная на базе разработанной вензше^пфшашиавйоит^дильзнаеиатза (^ютзосарасбасмиакпио ч еяак и е з i ыз t sjbrlc дтзмх^ю i 1;як1и мЕсм-гага^иаи^гузю-!

]£ L ы

Z./2 ZL2

информационную базу для решения задач геоинформационного моделирования геоэкологических процессов, происходящих на территориях бассейнов крупных рек.

2. Предложена классификация технологий формирования тематических слоев на базе цифровой географической основы по виду исходных данных. Использование полученной классификации позволяет по виду исходных данных выбрать технологию получения тематических слоев, что повышает эффективность решения задач за счет сокращения времени и уменьшения ошибок обработки.

3. Предложена модель представления линейной гидрографической сети для геоинформационных технологий, позволяющая повысить эффективность анализа при решении инженерных геоэкологических задач.

4. Разработан и реализован алгоритм формирования линейной гидрографической схемы. В результате исследований выявлены параметры, которые необходимо учитывать при обработке. Алгоритм позволяет автоматически определять также ранг реки и направление впадения притока.

5. Разработан и реализован алгоритм преобразования исследуемых объектов в линейную гидрографическую сеть. Преобразование объектов осуществляется на основе бассейновых принципов.

6. Разработан алгоритм территориального анализа данных мониторинга качества поверхностных вод крупного речного бассейна, позволяющий отображать привязанные к створам данные проб на линейной гидросхеме. На базе созданного алгоритма разработана и внедрена ГИС "Гидропост".

7. Предложены принципы выбора картографической проекции для представления территории крупного речного бассейна с наименьшими искажениями.

8. Разработаны научно-технические требования к геоинформационной системе крупного региона. В процессе анализа и систематизации технических требований были выявлены недостатки существующих моделей ГИС и предложены пути их решения.

Публикации по теме диссертационной работы

1. Разработка средств и методов аэрокосмического мониторинга и геоинформационной системы состояния окружающей среды Волжского бассейна: Отчет о НИР / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т; Рук. работы

B. В. Найденко. - № ГР 01.9.50.001757. - Н. Новгород, 2000. - 335 с.

2. Чечин, А. В. Справочная ГИС "Нижегородские храмы" / А. В. Чечин // Геоинформатика и образование: Тез. докл. IV Всерос. конф. - М.: ГИС-Ассоциация, 2000.

3. Чечин, А. В. Методы дистанционного зондирования Земли и геоинформатики при мониторинге состояния памятников культурного наследия / Е. К. Никольский, А. В. Чечин // Наука и техника в инновационном подходе к сохранению и реставрации памятников истории и культуры: Тез. докл. междунар. науч.-практич. семинара. - М.: Каф. ЮНЕСКО по СГиАП, 2001. -

C. 7.

4. Разработка базовой геоинформационной системы Волжского бассейна: Отчет о НИР / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т; Рук. работы В. В. Найденко. - № ГР 01.9.50.001757. - Н. Новгород, 2001. - 242 с.

5. Чечин, А. В. Требования к геоинформационной системе крупного региона / А. В. Чечин // Технические науки: Сб. тр. аспирантов и магистрантов. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2002. - С. 146-149.

6. Чечин, А. В. База данных геоинформационной системы Нижегородского кремля / Е. К. Никольский, А. В. Чечин // Нижегородский аремль. К 500-летию памятника архитектуры XVI века: Материалы второй обл. науч.-практич. конф. (5-6 декабря 2001 г.) / Ком. по делам архивов; Администрация губернатора Нижегор. обл. - Н. Новгород, 2002.

7. Чечин, А. В. Формирование географической и тематической основы базовой ГИС Волжского бассейна / А. В. Чечин, Е. Г. Дряхлова // Великие реки-2002: Тез. докл. науч.-техн. конф. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2002. - С. 109-110.

8. Чечин, А. В. Особенности формирования ГИС-проекта "Монастыри Нижегородского Поволжья" / Т. С. Рыжова, А. В. Чечин // 100-летие

канонизации преподобного Серафима Саровского: Тез. докл. V Саров. истор. конф. - Саров: СГТ, 2003. - С. 105-106.

9. Чечин, А. В. Анализ основных технологий формирования тематических слоев ГИС Волжского бассейна с использованием существующей цифровой географической основы / А. В. Чечин // Архитектура. Геоэкология. Экономика: Сб. тр. аспирантов и магистрантов. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2003. -С. 105-109.

Ю.Чечин, А. В. Разработка геоинформационной модели для цели мониторинга экологических ситуаций Волжского бассейна / Е. К. Никольский, А. В. Чечин // Сб. тр. каф. ЮНЕСКО ННГАСУ. - 2003. - № 4. - С. 68-79.

11.Чечин, А. В. Алгоритм формирования геометрической модели линейной гидрографической сети бассейна для ГИС / А. В. Чечин; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Н. Новгород, 2004. - 14с: ил. - Библиогр.: 6 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 26.01.04, № 129-В2004.

Подписано печать 12.02.04. Формат 60x90 1/16

Бумага газетная. Печать трафаретная. Объем 1 печл. Тираж 100 экз. Заказ №' 40

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет 603950, Н.Новгород, ул. Ильинская, 65.

Полиграфцентр ННГАСУ, 603950, Н.Новгород, ул. Ильинская, 65.

>' - 36 44

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА КРУПНОГО РЕЧНОГО БАССЕЙНА И ОСОБЕННОСТИ ЕЕ ФОРМИРОВАНИЯ.

1.1 Общие положения.

1.2 Выбор картографической проекции для создания ГИС крупного речного бассейна.

1.3 Разработка единой географической основы ГИС крупного речного бассейна.

1.3.1 Географическая сетка.

1.3.2 Представление гидрографии.

1.3.3 Представление населенных пунктов.

1.3.4 Представление рельефа.

1.3.5 Представление административных границ.

1.3.6 Представление дорожной сети.

1.3.7 Представление растительности.

1.4 Анализ основных технологий формирования тематических слоев и их совершенствование.

1.4.1 Технология формирования слоев по координатам объектов.

1.4.2 Технология формирования слоев по картам в традиционном исполнении.

1.4.3 Технология формирования слоев по существующим цифровым тематическим картам.

1.4.4 Технология формирования слоев с использованием данных дистанционного зондирования.

1.4.5 Технология формирования БД по результатам обработки и анализа имеющихся слоев.

1.4.6 Технология формирования слоев по тематическим характеристикам.

1.4.7 Технология формирования слоев по описанию или схематичному представлению объектов.

1.5 Экспорт/импорт данных из ГИС крупного речного бассейна в другие системы.

1.6 Выводы.

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К

ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ КРУПНОГО РЕГИОНА.

2.1 Общие положения.

2.2 Требования к созданию и поддержанию корректной базы данных.

2.3 Требования к обработке и анализу информации, содержащейся в БД

2.4 Требования к ГИС конечного пользователя.

2.5 Рекомендации по выбору программного обеспечения для ГИС крупного региона.

2.6 Выводы.

ГЛАВА 3 ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЛИНЕЙНОЙ

ГИДРОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ ДЛЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.

3.1 Общие сведения.

3.2 Модель линейной гидрографической сети для ГИС.

3.3 Алгоритм формирования линейной гидрографической схемы.

3.3.1 Основная структура алгоритма.

3.3.2 Создание массива данных по рекам.

3.3.3 Создание массива данных по участкам рек.

3.3.4 Редактирование минимальных длин участков рек в зависимости от ранга.

3.3.5 Редактирование длин участков рек в зависимости от длин последующих притоков.

3.3.6 Вычисление координат участков рек линейной гидрографической сети.

3.4 Алгоритм преобразования геометрических объектов в линейную гидрографическую сеть.

3.4.1 Основная структура алгоритма.

3.4.2 Расчет геометрических взаимосвязей объектов и рек.

3.4.3 Вычисление координат объектов относительно линейной гидрографической сети.

3.5 Методы работы с моделью линейной гидрографической сети в ГИС

3.6 Выводы.

ГЛАВА 4 ФОРМИРОВАНИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА.

4.1 Информационная база ГИС Волжского бассейна.

4.1.1 Формирование географической основы.

4.1.2 Формирование тематических слоев.

4.1.3 Анализ полученных результатов.

4.2 Линейная гидрографическая сеть.

4.2.1 Формирование линейной гидрографической схемы.

4.2.2 Преобразование объектов в линейную гидрографическую сеть

4.2.3 Анализ результатов.

4.3 Географическая информационная система "Гидропост".

4.3.1 Структура базы данных.

4.3.2 Алгоритм анализа данных мониторинга качества поверхностных вод на базе ГИС.

4.3.3 Логическая структура ГИС конечного пользователя "Гидропост"

4.3.4 Модуль вывода информации по постам из базы данных

4.3.5 Модуль расчета данных по створам.

4.3.6 Модуль тематической визуализации данных на карте.

4.3.7 Модуль статистического отчета.

4.3.8 Анализ результатов.

Актуальность темы

Современные достижения в области цифрового описания объектов и ситуаций на базе геометрической информации, к которым относятся геоинформационные технологии, позволяют более эффективно анализировать исследуемую территорию. Это обстоятельство обусловило повышение уровня использования геоинформационных моделей [1] в таких областях, как география, картография, дистанционное зондирование, геодезия, геоэкология, компьютерная графика, автоматизированное проектирование и др.

Географические информационные системы (ГИС) содержат графическую и атрибутивную части. Графическая часть отражает геометрию территории, атрибутивная часть содержит характеристики объектов территории, геометрически не отражаемые. Графическая и атрибутивная части жестко связаны, каждый объект в ГИС включает геометрическую и атрибутивную информацию одновременно. Поэтому по сравнению с другими компьютерными системами ГИС открывает новые возможности обработки и анализа информации.

За последнее время возросло количество областей использования географических информационных систем. Однако в области моделирования геоэкологических процессов, происходящих на территории бассейнов крупных рек, геоинформационные технологии используются пока не в полной мере. Бассейновый подход, основанный на природном единстве территории, отличается направлением перемещения веществ и энергии сверху вниз по течению рек [2; 3]. Недостаточно рассмотрены технические вопросы формирования географической основы бассейновой ГИС, которая является фундаментом системы: вопросы выбора картографической проекции, определения структуры представления графической и атрибутивной информации БД, разработки алгоритмов геоинформационного моделирования. Решение перечисленных задач в настоящее время является актуальным, так как информация о состоянии среды обитания является жизненно важной [4; 5; 6; 7; 8; 9].

Объектом исследования является территория бассейна крупной реки, в качестве примера взят бассейн реки Волги.

Предметом исследования являются методы геометрического и геоинформационного моделирования при создании бассейновой экологической ГИС.

Цель работы состоит в создании эффективных геометрических моделей, предназначенных для решения задач бассейновой экологической ГИС, посредством геоинформационных технологий

Основные задачи исследований:

1. Разработать структуру базы данных географической основы ГИС Волжского бассейна.

2. Исследовать и систематизировать основные технологии формирования тематических слоев, усовершенствовать отдельные технические решения.

3. Разработать алгоритм автоматического формирования линейной гидрографической сети с использованием ГИС-технологий, необходимый для решения прикладных инженерных геоэкологических задач.

4. Разработать алгоритм преобразования геометрических объектов с целью их позиционирования на линейной гидрографической сети с использованием геоинформационных технологий.

5. Разработать алгоритм территориального анализа данных мониторинга качества поверхностных вод на базе ГИС.

6. Обосновать выбор картографической проекции для ГИС бассейнов крупных рек.

7. Разработать научно-технические требования к геоинформационной системе крупного региона.

Научная новизна работы заключается в создании:

- классификации технологий формирования тематических слоев на базе имеющейся географической основы;

- алгоритма автоматического формирования линейной гидрографической сети, обеспечивающего эффективное решение прикладных инженерных геоэкологических задач;

- геометрической модели, позволяющей повысить эффективность территориального анализа качества поверхностных вод крупного речного бассейна по данным мониторинга;

- методики выбора картографической проекции для ГИС бассейнов крупных рек;

- структуры базы данных географической основы бассейновой экологической ГИС на базе картографической основы масштаба 1 : 1 ООО ООО.

Практическая ценность исследования заключается в разработке специализированных алгоритмов и моделей на базе геоинформационных технологий, позволяющих повысить эффективность ведения ГИС крупного речного бассейна и проводить анализ геоэкологических ситуаций. На базе созданных алгоритмов и моделей разработана географическая основа ГИС Волжского бассейна; разработана программная система, позволяющая автоматически создавать линейную гидрографическую сеть и переносить на нее исследуемые объекты и явления; разработана программная система "Гидропост", предназначенная для графического анализа данных мониторинга качества поверхностных вод.

Диссертационное исследование выполнено в рамках ФЦП "Возрождение Волги" (ГР № 01.9.50.001757, Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет).

Результаты работ внедрены и использовались в рамках ФЦП "Возрождение Волги", в Верхневолжском территориальном управлении по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Апробация результатов работы проводилась на следующих семинарах и конференциях:

- Международный научно-промышленный форум "Великие реки 2000" (Нижний Новгород, 2000);

- IV Всероссийская конференция "Геоинформатика и образование" (Москва, 2000);

- Международный научно-промышленный форум "Великие реки 2001" (Нижний Новгород, 2001);

- Международный научно-практический семинар "Наука и техника в инновационном подходе к сохранению и реставрации памятников истории и культуры" (Москва, 2001);

- 11-я Международная научно-практическая конференция по графическим информационным технологиям и системам "КОГРАФ" (Нижний Новгород, 2001);

- Вторая областная научно-практическая конференция "Нижегородский Кремль" К 500-летию памятника архитектуры XVI века (Нижний Новгород, 2001);

- Международный научно-промышленный форум "Великие реки 2002" (Нижний Новгород, 2002);

- Ежегодная международная конференция НПО "Кредо-Диалог" "Современные технологии изысканий, проектирования и геоинформационного обеспечения в промышленном, гражданском и транспортном строительстве" (Москва, 2003).

Публикации. Материалы диссертационного исследования опубликованы в 11 печатных работах.

Объем и структура работы. Работа изложена на 212 страницах, состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Имеет, кроме текста, иллюстрационный дополняющий материал в виде 46 рисунков и 12 таблиц. Библиографический список включает 122 наименования, в т.ч. 12 на иностранных языках. Диссертация включает 24 приложения.

3.6 Выводы

1.В результате выполненных работ исследованы принципы работы с линейной гидрографической сетью. Предложена модель представления линейной гидрографической сети для геоинформационных технологий, позволяющая повысить эффективность анализа при решении инженерных геоэкологических задач.

Картографическая модель территории включает географическую основу, гидрографическую схему и тематические слои с объектами исследования. Линейная гидрографическая модель представляет собой гидрографическую сеть, в основе которой лежит линейная гидросхема, на которую переносятся исследуемые объекты.

Рис. 3.8 Обобщенный гидрографической сети Конец"^) алгоритм работы с моделью линеинои

2. Разработан алгоритм формирования линейной гидрографической схемы. В результате исследований выявлены параметры, которые необходимо учитывать при обработке. Алгоритм позволяет автоматически определять также ранг реки и направление впадения притока.

3. Разработан алгоритм преобразования исследуемых объектов в линейную гидрографическую сеть. Преобразование объектов осуществляется на основе бассейновых принципов.

4. Предложены методы работы с линейной гидрографической сетью в

ГИС.

ГЛАВА 4 ФОРМИРОВАНИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА

4.1 Информационная база ГИС Волжского бассейна

Географическая основа является фундаментом ГИС бассейна реки Волги, на основе которого должна проводиться дальнейшая работа. Далее будут рассмотрены следующие задачи:

1. Сформировать цифровую географическую основу ГИС Волжского бассейна в соответствии с моделью, предложенной в первой главе, и требованиями к ГИС крупного региона, рассмотренными во второй главе.

2. Апробировать исследованные технологии формирования тематических слоев на базе цифровой географической основы.

4.1.1 Формирование географической основы

При формировании географической основы для ГИС Волжского бассейна были использованы номенклатурные листы карт масштаба 1 : 1 ООО ООО. В качестве исходной информации использовались векторные слои в формате "Mapinfo", разработанные Верхневолжским аэрогеодезическим предприятием Роскартографии. Основная задача формирования географической основы состояла в приведении и доработке имеющихся данных к структуре ГИС Волжского бассейна, предложенной в первой главе.

В работе использовались ГИС "Mapinfo Professional", средство автоматизации "MapBasic" и векторизатор "GeoDraw".

Фрагмент полученной географической основы представлен в приложении 11.

Предварительная обработка исходных материалов

Предварительная обработка заключалась в приведении имеющейся графической и тематической информации к единому виду, удобному для дальнейшей работы.

Для одновременной работы с картами всего бассейна, необходимо было привести листы карты в одну систему координат. Для этого выбрана проекция Гаусса-Крюгера - зона 8 с координатами границ участка работ: юго-западный угол (0, 0), северо-восточный (20000000, 20000000) соответственно.

Далее структура всех таблиц была приведена к единому виду: удалены лишние поля, добавлены недостающие, установлена одинаковая длина и последовательность полей [112]. Полученные поля таблиц представлены в таблице 4.1:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге проведенных исследований получены следующие результаты:

1. Разработана модель географической основы ГИС крупного речного бассейна на базе топографических карт масштаба 1 : 1 ООО ООО. Географическая основа ГИС крупного речного бассейна, сформированная на базе предложенной модели, позволит создавать новые тематические слои, изменять имеющиеся слои, производить анализ и обработку данных и др. Таким образом, разработанная модель географической основы позволяет создать корректную информационную базу для решения задач геоинформационного моделирования геоэкологических процессов, происходящих на территориях бассейнов крупных рек.

2. Предложена на базе цифровой географической основы классификация технологий формирования тематических слоев по виду исходных данных. Использование полученной классификации позволяет по виду исходных данных выбрать технологию получения тематических слоев, что повышает эффективность решения задач за счет сокращения времени и уменьшения ошибок обработки.

3. Предложена модель представления линейной гидрографической сети для геоинформационных технологий, позволяющая повысить эффективность анализа при решении инженерных геоэкологических задач.

4. Разработан и реализован алгоритм формирования линейной гидрографической схемы. В результате исследований выявлены параметры, которые необходимо учитывать при обработке. Алгоритм также позволяет автоматически определять ранг реки и направление впадения притока.

5. Разработан и реализован алгоритм преобразования исследуемых объектов в линейную гидрографическую сеть. Преобразование объектов осуществляется на основе бассейновых принципов.

6. Разработан алгоритм территориального анализа данных мониторинга качества поверхностных вод крупного речного бассейна, позволяющий отображать привязанные к створам данные проб на линейной гидросхеме. На базе созданного алгоритма разработана и внедрена ГИС "Гидропост".

7. Предложены принципы выбора картографической проекции для представления территории крупного речного бассейна с наименьшими искажениями.

8. Разработаны научно-технические требования к геоинформационной системе крупного региона. В процессе анализа и систематизации требований были выявлены недостатки существующих моделей ГИС и предложены пути их устранения.

1. Найденко, В. В. Великая Волга на рубеже тысячелетий: От экол. кризиса к устойчивому развитию: Моногр. Т. 1 : Общ. характеристика бассейна реки Волги. Анализ причин эколог, кризиса / В. В. Найденко. Н. Новгород: Промграфика, 2003. - 432 с.

2. Найденко, В. В. Концепция ГИС Федеральной целевой программы "Возрождение Волги" / В. В. Найденко, Е. К. Никольский // Известия ВУЗов. Строительство. 1997. - №8. - С.97-101.

3. Братков, В. В. Геоэкология: Учебное пособие / В. В. Братков, Н. И. Овдиенко. -М.: Илекса, 2001.-248 с.

4. Великие реки 99: Резолюция междунар. науч.-пром. форума "Великие реки 99". - Н.Новгород, 1999. - 21 с.

5. Ю.Розенберг, Г. С. Волжский бассейн: экологическая ситуация и пути рационального природопользования / Г. С. Розенберг, Г. Б. Краснощекое. -Тольятти: ИЭВБ РАН, 1996. 130с.

6. Шитиков, В. К. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации / В. К. Шитиков, Г. С. Розенберг, Т. Д. Зинченко. Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003.-463 с.

7. Картографирование географических систем / Под ред. К.А. Салищева. -М.: Изд-воМГУ, 1981.- 130 с.

8. Бугаевский, Л. М. Математическая картография: Учеб. для вузов / Л.М. Бугаевский. М.: изд-во "Златоуст", 1998. - 400 с.

9. Берлянт, А. М. Картография: Учеб. для студентов вузов по геогр. и экол. спец. / А. М. Берлянт. М.: Аспект Пресс, 2002. - 336 с.

10. Комиссарова, Т. С. Картография с основами топографии: Учеб. для студентов высших пед. учеб. заведений / Т.С. Комиссарова. -М.: Просвещение, 2001.-181 с.

11. Чечин, А. В. Формирование географической и тематической основы базовой ГИС Волжского бассейна / А. В. Чечин, Е. Г. Дряхлова // Великие реки-2002: Тез. докл. науч.-техн. конф. Н. Новгород: ННГАСУ, 2002. - С. 109-110.

12. Разработка базовой геоинформационной системы Волжского бассейна: Отчет о НИР / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т; Рук. работы В. В. Найденко. № ГР 01.9.50.001757. -Н. Новгород, 2001. - 242 с.

13. Юркина, М. И. Действующие системы координат в России / М. И. Юркина, JL И. Серебрякова // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2001. - №3. - С. 40-53.

14. Magellan GPS 4000: Satellite Navigator: User Guide / Thales Navigation. — 1998.- 18 p.

15. Неграфотов, С. А. Экономическая эффективность применения GPS-приемников при проведении топографических съемок для целей градостроительного кадастра / С. А. Неграфотов, А. И. Рудов // Информ. бюл. ГИС-Ассоц. 1999. - №4(21). - С. 44 - 47.

16. Верхневолжское аэрогеодезическое предприятие. Режим доступа: Интернет: http://www.vagp.nn.ru/

17. SOKKIA серия 10: Электронные тахеометры: Руководство по эксплуатации / Геостройизыскания. М., 2001. - 146 с.

18. CREDO. Программный комплекс обработки инженерных изысканий, цифрового моделирования местности, проектирования генпланов и автомобильных дорог. Т. 7. CREDOMIX Цифровая модель проекта: Кн. 2. Рук. пользователя. Минск: НПО "Кредо-Диалог", 2001. - 335 с.

19. CREDO. Программный комплекс обработки инженерных изысканий, цифрового моделирования местности, проектирования генпланов и автомобильных дорог. Т. 2. CREDOTER Цифровая модель местности: Кн. 1. Рук. пользователя. Минск: НПО "Кредо-Диалог", 2001. - 189 с.

20. Чернявцев, А. Некоторые рекомендации по использованию электронных тахеометров SET600, SET500, SET300 производства фирмы SOKKIA / А. Чернявцев // Автоматизир. технологии изысканий и проектирования.-2001. -№3(5).-С. 55 -58.

21. Лонский, И. И. Автоматизация современных геоинформационных технологий / И. И. Лонский // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. — 1999.-№5.-С. 136-150.

22. Шайтура, С. В. Проблемы создания геоинформационной продукции / С. В. Шайтура // Геодезия и картография. 2001. - №9. - С.53-56.

23. Берлянт, А. М. Геоиконика / A.M. Берлянт. М.: Астрея, 1996. - 208 с.

24. Косариков, А. Н. Виртуальный мир экологического мониторинга / А. Н. Косариков, С. И. Козлов. Н.Новгород: ОАО "Промис", 2000. - 272 с.

25. Гершензон, В. Е. Современный этап развития систем дистанционного зондирования Земли / В. Е. Гершензон // Информ. бюл. ГИС-Ассоц. 2000. -№1(23).-С. 51-55.

26. Киенко, Ю. П. Введение в космическое природоведение и картографирование: Учеб. для вузов / Ю. П. Киенко. М.: Картгеоцентр-Геоиздат, 1994.-212 с.

27. Горелов, В. А. Состояние и тенденции развития космических средств дистанционного зондирования высокого разрешения / В. А. Горелов, Е. JI. Лукашевич, В. А. Стрельцов // Информ. бюл. ГИС-Ассоц. 2002. - №4(36). -С. 6-11.

28. Программа тематической интерпретации данных дистанционного зондирования ScanEx NeRis (Neural Ráster Interpretaron System): Руководство оператора / ИТЦ СканЭкс. М., 2000. - 90 с.

29. Программа геометрической трансформации данных дистанционного зондирования SzanEx MODIS Processor Ver 1.0: Руководство пользователя / ИТЦ СканЭкс. М., 2001. - 53 с.

30. Программа геометрической трансформации данных дистанционного зондирования ScanEx ImageTransformer: Руководство пользователя / ИТЦ СканЭкс. М.,1998. - 46 с.

31. Цветков, В. Я. Классификация как этап интеллектуализации ГИС-технологий / В. Я. Цветков // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. -1999.- №6. -С. 130-135.

32. Любимова, А. В. Методика обработки материалов дистанционного зондирования в задачах природопользования / А. В. Любимова, В. А. Спиридонов // Геоинформатика. — 1999. №3 (июль-сентябрь). - С. 18-21.

33. Кирсанов, А. А. Использование интегрированных ГИС при геоэкологических исследованиях и картографировании / А. А. Кирсанов // Геодезия и картография. 1999. - №9. - С. 38-44.

34. Толковый словарь по геоинформатике / Ю. Б Баранов, А. М. Берлянт,

35. A. В. Кошкарев, Б. Б. Серапинас, Ю. А.Филиппов. Режим доступа: Интернет: http://www.ihst.ru/projectlink/glossary/titul.htm

36. Крюков, А. М. Структура и содержание требований к программным средствам ГИС / А. М. Крюков, С. Г. Воронкин // Геодезия и картография. -2001.-№9.-С. 49-52.

37. Васин, Ю. Г. Система управления базами графических данных / Ю. Г. Васин, Ю. В. Ясаков // GraphiCon International Conference on Computer Graphics & Vision 2002 Режим доступа: Интернет: http://www.graphicon.ru/2002/pdf/VasinYasakovRe.pdf

38. Алябьев А. А. Роль единой цифровой картографической основы при создании ГИС ГО и ЧС Уральского региона / А. А. Алябьев, Ж. В. Пущина, А.

39. B. Паклина // Геопрофи. 2003. - № 3. - С. 35-37.

40. Цветков, В. Я. Геоинформационные системы и технологии / В. Я. Цветков. М.: Финансы и статистика, 1998. - 288 с.

41. Кузьмин, Ю. Геоинформационные системы нового поколения подход корпорации Intergraph / Ю. Кузьмин. — Режим доступа: Интернет: http://www.intergraph.ru/

42. Геоинформационные технологии. Программное обеспечение. Цифровые карты. Услуги / Резидент. М., 2001. - 42 с.

43. Технология Jupiter. — Режим доступа: Интернет: http://www.intergraph.ru/58.0pen GIS Consortium (OGS). — Режим доступа: Интернет: http://www.opengis.org

44. Рогачев, А. В. От цифровой карты — к цифровой модели местности / А. В. Рогачев // Информ. бюл. ГИС-Ассоц. 2002. - №4(36). - С. 61 - 64.

45. Чечин, А. В. Требования к геоинформационной системе крупного региона / А. В. Чечин // Технические науки: Сб. тр. аспирантов и магистрантов. И. Новгород: ННГАСУ, 2002. - С. 146-149.

46. Милич, В. Н. Многоуровневая модель пространственных данных и процедуры их самокоррекции / В. Н. Милич, А. И. Мурынов. Режим доступа: Интернет: http://gisa2.gubkin.ru/

47. Жизнеописание данных в информационной системе (из опыта специалистов НПК "Бюро кадастра Таганрога") / В. JI. Вершинин, В. А.

48. Яковлев, Т. Э. Кувшинникова, Т. А. Купецкая // Информ. бюл. ГИС-Ассоц. -1999.-№4(21).-С. 38-40.

49. Королев, Ю. К. Общая геоинформатика. Ч. I. Теорет. геоинформатика. Вып. I / Ю. К. Королев. М.: ООО СП Дата+, 1998. - 118 с.

50. MicroStation Version 5: User's Guide / Bentley Systems Inc. Exton (US), 1993.-998 p.

51. ArcGIS 8.3 вводит топологию в базу геоданных (по материалам ArcNews)//Информ. бюл. ГИС-Ассоц. 2003. - №1(38)-2(39). - С. 14-17.

52. Полянский, А. Г. Создание фрагмента цифровой карты в программе GEOGRAPH/GEODRAW: Метод, указания для выполнения самостоят, практ. работы по спец. ЗШОО-'Тор. кадастр" / А. Г. Полянский; Под ред. Е. К. Никольского. Н.Новгород: ННГАСУ, 1998. - 23 с.

53. Журкин, И. Г. Оценка качества графических данных, полученных на основе векторизации / И. Г. Журкин, В. Я. Цветков // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1999. - №5. - С. 121-125.

54. Easy Trace Group. Режим доступа: Интернет: http://www.easytrace.com

55. Easy Trace: Intelligent program vectorizer for Geographic Information Systems. Рязань: Easy Trace Group, 2003. — 1 диск.

56. Гинзбург, В. M. Проектирование информационных систем в строительстве: Информационное обеспечение: Учеб. издание / В. М. Гинзбург.- М.: изд-во АСВ, 2002. 320 с.

57. Ролланд, Ф. Д. Основные концепции баз данных: Пер. с англ. / Ф. Д. Ролланд. М.: Вильяме, 2002. - 256 с.

58. Епанешников, А. М. Delphi 5: Базы данных / А. М. Епанешников, В. А. Епанешников. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2000. - 416 с.

59. Подольский, С. В. Разработка интернет-приложений в Delphi / С. В. Подольский, С. А. Киба, О. А. Кожедуб.- СПб.: БХВ-Петербург, 2002. 432 с.

60. Дарахвелидзе, П. Г. Разработка Web-служб средствами Delphi / П. Г. Дарахвелидзе, Е. П. Марков. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 672 с.

61. Федоров, А. ADO в Delphi: пер. с англ. / А. Федоров, И. Елманова. -СПб.: БХВ-Петербург, 2002. 816 с.

62. ГИС-технологии в комплексных системах управления предприятием. "НКЦ ГеоСфера". Режим доступа: Интернет: http://www.geosphera.ru/?ID=75

63. Коновалова, Н. В. Введение в ГИС: Учеб. пособие / Коновалова Наталья Владимировна, Капралов Евгений Геннадьевич; Гос. ком. Рос. Федерации по высш. образованию, Петрозавод. гос. ун-т. Петрозаводск, 1995.- 148 с.

64. MapInfo Professional: Рук. Пользователя / Пер. с англ. фирмы "ЭСТИ М"; Maplnfo Corporation. New York, 2000. - 760 с.

65. MapInfo Professional: Дополнение / Пер. с англ. фирмы "ЭСТИ М"; Maplnfo Corporation. New York, 2001. - 345 с.

66. Huxhold, W. An introduction to urban geographic information systems / W. Huxhold. New York: Oxford university press, 1991. - 317 p.

67. MapInfo: Справ. / Пер. с англ. фирмы "ЭСТИ М"; Maplnfo Corporation. -New York, 1997.-453 е.

68. GeoMedia Professional and GeoMedia IK: User's Guide / Intergraph Corporation. Huntsville, Alabama, 2001. - 630 p.

69. Шевяков, С. Б. Методы анализа текстур на изображении: Автореф. дис. .канд. техн. наук: 05.13.17 / С. Б. Шевяков. Н.Новгород, 2002. - 18 с.

70. Kitakami River: A magnificent flow through northern Japan / Japan Water Resources Association. Tokyo: Akasaka. Minato-ku, 2003. - 31 p.

71. Living with the Tone River / Japan Water Resources Association. Tokyo: Akasaka. Minato-ku, 2003. - 28 p.

72. НП River: The Bounty of Nature / Ministry of Land, Infrastructure and Transport of Japan. Tokyo: Foundation of River & Basin Integrated Communications, 2003. - 28 p.

73. Леонтьев, H. Ф. Тематическая картография / H. Ф. Леонтьев. М.: Наука, 1981.- 104 с.

74. ГеоГраф для Windows-1.5: Руководство пользователя / ИГ РАН — М., 1998.-240 с.

75. Белоконный, А. В. Геоинформационная система WinGIS: Руководство пользователя / А. В. Белоконный, А. А. Савченко. -М.: PROGIS, 1994. 188 с.

76. Чечин, А. В. Справочная ГИС "Нижегородские храмы" / А. В. Чечин // Геоинформатика и образование: Тез. докл. IV Всерос. конф. М.: ГИС-Ассоц., 2000.

77. Чечин, А. В. Особенности формирования ГИС-проекта "Монастыри Нижегородского Поволжья" / Т. С. Рыжова, А. В. Чечин // 100-летиеканонизации преподобного Серафима Саровского: Тез. докл. V Саров. истор. конф. Саров: СГТ,2003.-С. 105-106.

78. Харлампович, А. Г. Новый "Кадастровый офис" для инвентаризации земель и межевания объектов землеустройства / А. Г. Харлампович // Информ. бюл. ГИС-Ассоц. 2002. - №4(36). - С.58-59.

79. Web-технологии в корпоративной ГИС. Режим доступа: Интернет: http://www.geomarket.ru/2332.html

80. Суханов, М. Г. Технология доступа и обработки данных в распределенной ГИС-системе / М. Г. Суханов, Jl. Е. Чесалов, А. С. Шумихин // Геоинформатика. 1999. - №3 (июль-сентябрь). — С. 25-27.

81. Лобанова, Е. А., Гаврилов, В. В. Экологические показатели в управлении природоохранной деятельностью России / Е. А. Лобанова, В. В. Гаврилов // Информ. бюл. ГИС-Ассоц. 1999. - №4(21). - С. 49 - 51.

82. Возрождение Волги — шаг к спасению России / А. Е. Асарин, А. А. Беляков, Н. Н. Бурцева и др.; Под ред. Комарова И. К.; Комиссия по изучению производительных сил и природных ресурсов РАН; НГАСА и др. -М.; Н.Новгород: Экология, 1996.-464 с.

83. Найденко, В. В. Научные основы экологического оздоровления крупных реки их бассейнов / В. В. Найденко // Промышленное и гражданское строительство. 2002. - №4. - С. 11-14.

84. MapBasic: Development Environment: User's Guide Version 6.5 / Mapinfo Corporation. New York, 2001. - 285 p.

85. Ткачев, Н. Delphi 5: Создание мультимедийных приложений: Учеб. курс / Н. Ткачев, Ю. Свиридов. СПб.: Питер, 2001.-400 с.

86. Цхай, А. А. Модель регионального управления качеством воды в речном бассейне / А. А. Цхай // Водные ресурсы. 1997. - Т.24, № 5. - С.617-623.

87. Клетеник, Д. В. Сборник задач по аналитической геометрии / Д. В. Клетеник. 11-е изд. - М.: Наука, 1972. - 240 с.

88. GeoDraw для Windows-1.0: Руководство пользователя / ИГ РАН. -М., 1998.- 148 с.

89. Пасько, В. Access 2000: Русифицированная версия / В. Пасько. -СПб.: Изд. группа BHV, 1999. 384 с.

90. Одинцов, И. О. Профессиональное программирование: Системный подход / И. О. Одинцов. СПб.: БХВ-Петербург, 2002. - 512 с.

91. Соколов, С. В. Применение ГИС-технологий для решения задач комплексного территориального экологического мониторинга / С. В. Соколов. -Режим доступа: Интернет: http://gisa2.gubkin.ru/

92. ГИС и мониторинг окружающей среды. "НКЦ ГеоСфера". Режим доступа: Интернет: http://www.geosphera.ru/?ID=767

93. Френкель, М. О. Мониторинг бассейна р.Волги / М. О. Френкель. -Киров: АО "Кирово-Чепецкий химкомбинат", 1996. 88 с.

94. Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши. 1996 год. Т. 1(15). Россия. Вып. 8*, 23*, 24*, 25*. Ч. I. Реки и каналы. Н.Новгород.: ВВУГМС, 1997.-510 с.

95. Чечин, А. В. Разработка геоинформационной модели для цели мониторинга экологических ситуаций Волжского бассейна / Е. К. Никольский, А. В. Чечин // Сб. тр. каф. ЮНЕСКО ННГАСУ. 2003. - № 4. - С. 68-79.

96. Качество поверхностных вод Российской Федерации: Ежегод. / Гидрохимический институт. 1999. - СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. - 372 с.