О платформе

Платформа GIS-Base предназначена для разработки геоинформационных приложений с учетом специальных требований заказчика и включает в себя:

  • Объектно-ориентированные библиотеки на С++ с набором алгоритмов и методов обработки геоданных
  • Программный интерфейс разработчика (API)
  • Динамически встраиваемые модули (плагины) для быстрой разработки геоинформационных приложений
  • Программы администрирования геоинформационных систем
  • Программные инструменты для разработки геоинформационных порталов
  • Программную документацию, спецификации
  • Архитектура GIS-Base

    Платформа GIS-Base имеет модульную структуру и позволяет разрабатывать кроссплатформенные масштабируемые приложения.

    Подробнее
  • Функциональность

    Платформа поддерживает множество форматов геоданных, содержит коллекцию расчетных задач и возможности по расширению функциональности.

    Подробнее
  • ИРЗ

    В платформе реализованы десятки готовых к использованию информационно-расчетных задач (ИРЗ) для различных прикладных областей.

    Подробнее
  • 2D

    Платформа поддерживает множество форматов растровых и векторных геоданных, а также имеет гибкие возможности по совмещению на карте разнородной информации.

    Подробнее
  • 3D

    Реализованы алгоритмы реалистичной трехмерной визуализации моделей местности с возможностью наложения на поверхность двумерных цифровых карт.

    Подробнее
  • Пользовательские слои

    Классификатор электронных условных знаков (КЭУЗ) позволяет отобразить оперативно-тактический слой карты любой сложности и в соответствии со стандартами.

    Подробнее

Архитектура платформы GIS-Base

Общая архитектура платформы GIS-Base выстраивается из инструментальных средств четырех типов:

  1. Средства разработки платформы GIS-Base (SDK GIS-Base)
  2. Средства организации геоинформационных данных платформы GIS-Base
  3. Средства описания метаданных платформы GIS-Base
  4. Средства администрирования платформы GIS-Base
Архитектура платформы GIS-Base

Средства разработки платформы GIS-Base (SDK GIS-Base) - это обширная коллекция из алгоритмов и методов обработки геоинформационных данных, реализованная в виде объектно-ориентированных библиотек классов на языке C++, плагинов и вспомогательных программных средств. Все множество библиотек организовано в виде иерархии взаимозависимых структурных блоков или модулей. Каждый структурный блок состоит из других блоков или конечных модулей и группирует определенный набор функциональности, связанной с обработкой геоданных.

Верхний уровень иерархии SDK GIS-Base составляют четыре самых крупных структурных блока:

  1. GIS-Common, содержит библиотеки классов для общесистемных операций
  2. GIS-2D, содержит модули базовых алгоритмов и методов обработки геоданных
  3. GIS-3D, содержит модули, расширяющие возможности базовых библиотек из GIS-2D для трехмерной визуализации геоданных
  4. GIS-Web, содержит модули для разработки геоинформационных Web-приложений

Всего в состав SDK GIS-Base входит более сотни различных модулей.


Средства организации данных платформы GIS-Base - это внутренние стандарты и правила, определяющие сложившуюся практику организации входных и выходных геоинформационных данных в программных решениях на базе платформы GIS-Base. В этом плане программные решения GIS-Base опираются на:

  1. Разработанные структуры баз данных для хранения цифровой картографической информации и программные интерфейсы доступа к ним
  2. Апробированные организационные и технологические процедуры подготовки и доставки различных видов геоданных для их использования в автоматизированных системах заказчиков
  3. Возможности структурной организации пользовательских геоданных в виде «ГИС-проекта»
  4. Возможности по одновременному использованию широкого набора самых разных форматов растровых, векторных и матричных геоданных
  5. Возможности для разработки собственных классов геоданных, наследуемых от базовых классов из состава SDK GIS-Base

Средства описания метаданных платформы GIS-Base - это набор формализованных правил обработки геоданных в ГИС-приложениях. Сюда включены следующие элементы:

  • Классификаторы для описания семантики цифровой картографической информации
  • Скриптовые языки описания условных знаков и стилей их отображения
  • Скриптовые языки описания различных правил обработки геоданных (например, правила форматных преобразований)
  • Другие формализованные описания данных, используемые в алгоритмах платформы GIS-Base
Метаданные

Метаданные тесно связаны с алгоритмами обработки геоданных, существенно повышая гибкость в использовании последних для решения различных геоинформационных задач.


Средства администрирования GIS-Base – это набор стандартных геоинформационных приложений, представляющих собой инструменты для:

  • Предварительной подготовки геоинформационных данных к использованию в рамках программного обеспечения заказчика
  • Организации доставки геоинформационных данных в форматах применения на автоматизированные рабочие места в сети
  • Решения других задач по настройке и конфигурированию данных и программ в плане поддержки функционирования геоинформационного программного обеспечения

Такие ГИС-приложения поставляются в составе программных решений GIS-Base как готовые к использованию программные компоненты. Примером является программа КАСКАД, которая может использоваться как в качестве готового к использованию универсального геоинформационного приложения, так и послужить шаблоном для разработки более специализированного ГИС-приложения.

ГИС-приложение КАСКАД

Функциональные возможности платформы GIS-Base

В базовый набор функциональности платформы GIS-Base входят следующие типы алгоритмов и методов:

  • Алгоритмы координатных преобразований для различных картографических проекций и систем координат
  • Алгоритмы пространственной геометрии
  • Растровые алгоритмы
  • Алгоритмы чтения, записи, преобразования различных форматов хранения геоинформационных данных
  • Алгоритмы чтения, редактирования и записи классификаторов цифровой картографической информации
  • Интерфейсы программного доступа к картографической базе данных
  • Алгоритмы поиска объектов на карте
  • Алгоритмы и методы управления отображением геоинформационных данных на карте (масштабирование, генерализация условных знаков, управление слоями и так далее)
  • Алгоритмы расчетных задач на моделях местности (расчеты зон видимости, профилей местности, зон достижимости и многие другие)
  • Алгоритмы расчетных задач с динамическими геоданными (например, задачи мониторинга движения морских или воздушных целей)
  • Алгоритмы и методы работы с библиотеками условных знаков
  • Функции подготовки отчетов и графических документов на печать
  • И множество других методов и алгоритмов обработки геоданных

Перечисленные базовые функции обычно входят в состав стандартного геоинформационного приложения, разработанного на платформе GIS-Base. Однако, базовая функциональность может быть расширена как за счет подключения дополнительных готовых модулей из состава платформы, так и путем разработки новых плагинов и библиотек.

Отображение на экранах индивидуального и коллективного пользования

Говоря о более специфичных возможностях платформы GIS-Base, используемых в специализированных программных комплексах, можно отметить:

  • Возможность синхронного отображения цифровой карты и оперативной обстановки как на индивидуальных рабочих местах, так и на мониторах коллективного пользования (видео-стенах)
  • Возможности реалистичного трехмерного отображения моделей местности
  • Решения информационно-расчетных задач по моделируемым и реальным воздушным и надводным целям
  • Функциональность для сбора и отображения актуальных гидрометеорологических данных и данных ледовой обстановки
Отображение метеоданных

Платформа GIS-Base может работать одновременно с разными видами цифровых карт и поддерживает широкий набор растровых и векторных форматов геоданных.

Под видом цифровой карты подразумевается ее принадлежность к некоторой предметной области, что, в частности, определяет множество прикладных задач, которые могут решаться на этой карте. В GIS-Base различаются следующие виды карт:

  • Топографические карты
  • Морские навигационные и аэронавигационные карты
  • Планы городов
  • Аэрокосмические снимки
  • Карты метеорологической и/или ледовой обстановки
  • Оперативно-тактические карты

Для каждого вида цифровой карты существуют свои классификаторы объектов и их семантики, определены классы задач, решаемых на картах данного вида.

Ниже перечислены основные форматы геоданных, с которыми могут работать алгоритмы платформы GIS-Base:

Формат Описание формата Примечание
Цифровые карты местности
SXF Векторный формат обмена ЦКМ (топографические карты)
S-57 Векторный формат обмена ЦКМ (морские навигационные карты)
GXF Унифицированный векторный формат поставки цифровых карт Разработка "Аргун-Софт"
UNN, UNG Векторные форматы визуализации на основе GXF Разработка "Аргун-Софт"
MMХ Семейство матричных форматов описания модели местности Разработка "Аргун-Софт"
Пользовательские слои геоданных
SVD Векторный формат хранения пользовательских слоев геоданных Разработка "Аргун-Софт"
Форматы открытых источников геоданных
GoogleMap Тайловые пирамиды
GeoTIFF Растровый формат
GDEM Глобальная цифровая модель рельефа
OSM Векторный формат интернет-сообщества OpenStreetMap
GRIB Матричный формат, используемый для хранения исторических
и прогнозируемых данных о погоде
SHP Популярный формат для обмена метриками объектов
Форматы, поддерживаемые GIS-Base

Кроме этого платформа GIS-Base интегрирована с библиотекой GDAL, а это значит, что ее приложениям доступны все форматы, поддерживаемые в GDAL.

Информационно-расчетные задачи

В платформе GIS-Base реализованы базовые расчетные алгоритмы, широко используемые нашими заказчиками в практической деятельности. Список этих задач постоянно растет и видоизменяется вместе с развитием современных геоинформационных технологий и их растущим проникновением в служебно-боевую деятельность пограничных служб и силовых ведомств РВ. Ниже приведены лишь некоторые примеры уже реализованных в GIS-Base задач.

Анализ дорожной доступности и проходимости

Помимо стандартного расчета пути по графу дорожной сети в платформе GIS-Base реализован комплекс информационно-расчетных задач для анализа дорожной доступности и проходимости местности, решаемые с использованием матриц рельефа и поверхностных свойств местности.

Задачи используются для:

  • Предварительной экспресс-оценки возможных участков местности для размещения собственных технических средств с учетом возможностей подъезда к ним
  • Построения вариантных моделей движения нарушителей госграницы с учетом проходимости участков местности для разных типов целей (человек, группа людей, транспортные средства)

Планирование служебно-боевой деятельности

Задача "Планирование служебно-боевой деятельности" предназначена для штабов подразделений Министерства обороны и ведомств РФ и позволяет:

  • Вести базу данных сил и средств своих подразделений и целей предполагаемого противника
  • Определять последовательность и способы решения поставленных задач
  • Устанавливать порядок взаимодействия собственных сил и средств
  • Планировать организацию всестороннего обеспечения служебных действий и управление подразделениями
  • Формировать необходимые графические документы (оперативно-тактические карты)

Анализ размещения источников наблюдения

В GIS-Base реализована группа задач, предназначенных для проведения экспресс-анализа участков местности с целью оптимизации размещения радиолокационных и/или оптических источников наблюдения:

  • Построение зон обнаружения радиолокационных и/или оптических источников наблюдения
  • Построение профилей местности по заданному отрезку линии на карте
  • Построение карточек углов закрытия радиолокационных и/или оптических источников наблюдения

Конечной целью анализа является создание наиболее эффективного размещения ограниченных технических средств наблюдения, с наименьшими временными затратами на проведения рекогносцировочных и других работ.

Зоны видимости строятся по матричным моделям местности с учетом поверхностных свойств земли и для различных типов целей. Отображение их на карте позволяет наглядно оценить эффективность использования источника в заданной точке размещения.

Карточка углов закрытия - это другая форма представления зон видимости в виде отдельной диаграммы. Чаще применяется в радиотехнических подразделениях при анализе радиолокационных полей, рассчитываемых для воздушных целей.


Навигационные задачи патрульных судов

В платформе GIS-Base реализованы многочисленные графо-аналитические задачи, решаемые на морской навигационной карте. Задачи применяются для информационной поддержки действий штурмана в ходе выполнения оперативно-тактических задач по охране морских участков границ.

К примерам морских навигационных задач, в частности, относятся:

  • Задачи тактического маневрирования судов:
    • Расчеты для сближения судов вплотную
    • Расчеты для сближения судов на заданное расстояние в кратчайший срок или в заданный срок
    • Расчеты для пересечения курсов судов «по носу» или «за кормой»
    • Расчеты для расхождения с судном на заданном или максимальном расстояниях
    • Расчеты для занятия или изменения указанной позиции в кратчайший или заданный срок
  • Расчеты для поиска объектов маневрирования при различных условиях (по расходящимся квадратам, по секторам, параллельными галсами)
  • Расчеты для организации подвижных и неподвижных дозоров


Элементы штурманской предполетной подготовки

В платформе GIS-Base реализованы элементы, необходимые штурману для планирования авиаперелета с выбором оптимальных параметров маршрута. В том числе, штурману предоставляются данные актуального метеорологического прогноза в районе на указанную дату перелета.


Третичная обработка радиолокационной информации

Целью третичной обработки радиолокационной информации является отождествление воздушных и/или надводных целей, одновременно наблюдаемых различными источниками радиолокационного и визуального (оптического) наблюдения. В процессе решения задачи выполняются следующие операции:

Целью третичной обработки радиолокационной информации является отождествление воздушных и/или надводных целей, одновременно наблюдаемых различными источниками радиолокационного и визуального (оптического) наблюдения. В ходе решения задачи реша-ются следующие функции:
  • Получение данных от разнородных источников информации в соответствии с установленным протоколом обмена, в основу которого положены протоколы международной идентификационной системы (АИС)
  • Экстраполяция места положения целей - приведение информации о целях, поступившей от различных источников к текущему моменту времени
  • Отождествление информации, полученной от различных источников (в том числе от АИС), как на основе признаковой информации, так и на основе координатной информации и формирование на этой основе единой надводной обстановки
  • Комплексная обработка информации об отождествленных целях на текущий момент времени
  • Автоматическое формирование единых номеров целей, сопровождаемых на любом уровне АСТК
  • Возможность ручного задания единого номера цели органом управления, имеющего максимальный приоритет
  • Управление решением задачи формирования единой тактической обстановки (ввод и сопровождение целей оператором по данным источников, не имеющих автоматизированных каналов выдачи информации, перенумерация целей, исключение целей из таблицы обстановки и др.)
  • Формирование сообщений прекращения поступления информации о цели
  • Формирование сообщения об устаревании данных по цели

Отображение геоданных в режиме 2D

В алгоритмах визуализации цифровой карты в GIS-Base основной акцент сделан на реализацию следующих возможностей:

  • Одновременное отображение на одной карте геоданных различных типов и форматов (векторных, растровых, матричных моделей рельефа)
  • Настраиваемые параметры генерализации условных знаков при масштабировании изображения
  • Высокая скорость графического вывода при отображении векторных форматов

Особые требования в алгоритмах GIS-Base предъявлялись к отображению векторных топографических и морских навигационных карт. Отличительной особенностью здесь является точное следование принятым стандартам и рекомендациям при формировании изображений условных знаков. Определяющими документами для разработчиков алгоритмов визуализации являются:

  1. «Условные знаки для топографических карт» (утверждены начальником Военного топографического управления главного штаба и начальником Главного управления геодезии и картографии)
  2. «Условные знаки и сокращения для составления и оформления морских карт и карт внутренних водных путей» (утверждены Главным управлением навигации и океанографии)

В настоящее время в GIS-Base реализована библиотека условных знаков, где размеры знаков выдержаны с точностью 0,05 мм. Кроме того, в состав GIS-Base входят программы для редактирования классификаторов векторных карт и редактирования условных знаков с возможностью генерализации их изображений в пределах заданной шкалы масштабов.

Трехмерное отображение местности

В платформе GIS-Base реализована возможность трехмерного отображения полигональных моделей местности. Сами полигональные 3D модели создаются на основе:

  • Матричных моделей рельефа
  • Объектов из баз данных OpenStreetMap (OSM)
  • Объектов из программ 3D моделирования

На изображение трехмерной поверхности в GIS-Base можно накладывать растровые или векторные двумерные геоданные.

Для достижения большой реалистичности отображения 3D-моделей местности в GIS-Base предусмотрен ряд возможностей:

  • Управление освещенностью (в том числе, моделирование естественной освещенности в зависимости от времени суток)
  • Моделирование облачности
  • Отображение небесных светил в зависимости от текущих координат, даты и времени
  • Моделирование включения/отключения подсветки улиц городов и зданий в зависимости от времени суток
  • Отображение маркировочных знаков и устройств на зданиях, сооружениях, линиях связи, линиях электропередач и других объектов, устанавливаемых в целях обеспечения безопасности полетов воздушных судов

Для задач имитационного моделирования в GIS-Base предусмотрена возможность записи маршрутов движения объектов по модели местности и последующего проигрывания этих записей.

Слои оперативной обстановки

В платформе GIS-Base реализована полная коллекция условных знаков для отображения оперативной обстановки в соответствии с классификаторами, утвержденными в силовых ведомствах РФ.

Пользователям так же доступен редактор классификатора объектов оперативной обстановки.

Существующий набор инструментов позволяет подготавливать электронные оперативно-тактические карты в соответствии с утвержденными правилами оформления графических документов и создавать их бумажные копии.