7.4. Можливості розробки елементарної гіс засобами пакету “Місrosoft Оffice”

Бурхливий розвиток інформатики в останній чверті ХХ століття здійснив справжню революцію не лише в промислових, але й в наукових і освітніх технологіях. Не обминула ця революція і географії. Проте існують об’єктивні перешкоди застосування інформатики в просторових дослідженнях, а саме, - відсутність, або дефіцит комп’ютерного обладнання в більшості установ та навчальних закладів, відсутність навичок роботи із спеціальним програмним забезпеченням, пристосованим для вирішення географічних задач у управлінців, науковців і викладачів. Ще один аспект застосування розробленого інструментарію – суто стратегічний, а саме – популярізація ідеї ГІС і, взагалі географічних розробок серед представників муніципальних органів, малого і середнього бізнесу, аварійних служб та інших користувачів, які сьогодні не мають фінансової можливості закупити досить коштовне спеціальне програмне забезпечення і навчити персонал ним користуватись. Крім того, практичний доробок географів може швидше набути комерційного виходу, коли він буде “наближений” до споживача засобами популярного і розповсюдженого програмного забезпечення.

Отже, з одного боку виникає необхідність – не відстати від сучасних інформаційних технологій, з іншого - існує досить суттєва проблема – ступеню елементарної комп’ютерної підготовки пересічного користувача. Виходячи з цього ставилась мета - знайти синтетичний засіб одночасного подолання комп’ютерної неписьменності і не сходити із шляху новітніх інформаційних технологій. Як “новітні” будуть розглянуті геоінформаційні технології (ГІС), ідею і головний зміст яких було реалізовано в досить поширеному і популярному пакеті “Microsoft Office”.

Взагалі, спроба застосування вказаного стандартного пакету для вирішення географічних задач робиться вперше. Дана наукова робота є частиною держбюджетної наукової теми “Розробка багатоцільової геоінформаційної системи Кривбасу”, яка виконується на кафедрі розміщення продуктивних сил і технологій виробництва Криворізького економічного інституту традиційними, але апаратно-, програмно- і науково складними методами. Отже, будучи знайомі з традиційними методами розробки ГІС, ми свідомо спрощуємо “інтерфейс” і сподіваємося, що пропонована робота не буде розцінена географічним загалом як намагання примітизувати, а, отже, знецінити саму ідею ГІС. Крім того, маючи досвід викладання геоінформатики, а також певний практичний доробок, ми переконані, що надбання практичних навичок векторизації, прив’язки атрибутивної інформації до конкретних географічних об’єктів саме в середовищі “Word” наближає студентів та інших користувачів до розуміння внутрішнього змісту таких професійних ГІС, як “MapInfo”, “ArcView”, “GeoGraf”, “GeoDrаw” та інших.

Обмежившись можливостями картографічного виводу і аналізу інформації з використанням засобів пошарового її зображення сформулюємо уявлення про елементарну геоінформаційну систему. Термін “елементарна” треба сприймати скоріше в значенні “примітивна”, “спрощена” ніж “частина” або “компонент” більш складної системи. Натомість, елементарна ГІС - це така система, яка лише частково використовує функції традиційних геоінформаційних систем. В нашому випадку відсутня координатна (географічні координати) прив’язка даних, оскільки картографічні зображення будуються згідно з “вбудованими” параметрами настроювання “Параметри сторінки”. Головна ж перевага ГІС порівняно з паперовими картами в пропонованій елементарній ГІС зберігається, а саме, можливість оперативного доступу і візуалізації просторово прив’язаної інформації.

Ідеологія створення ГІС в текстовому редакторі “Word” не розбігається з основними теоретичними положеннями інформатики, програмування, картографії та просторового аналізу. Основою візуального уявлення даних за допомогою ГІС-технологий служить так зване графічне середовище. У загальному випадку моделі просторових (координатних) даних можуть мати векторне або растрове (комірка) подання, містити або не містити топологічні характеристики. Векторні моделі даних будуються на векторах, які займають частину простору, що визначає їхню основну перевагу - наявність на порядок меншої кількості пам'яті комп’ютера для збереження і менших витрат часу на опрацювання і подання інформації. При побудові векторних моделей об'єкти створюються шляхом з'єднання точок прямими лініями, дугами окружностей, полілініями. Площинні об'єкти, - ареали задаються наборами ліній. У векторних моделях термін полігон (багатокутник) є синонімом слова ареал. Виходячи із сказаного пропонована елементарна ГІС може бути віднесена до векторних нетопологічних моделей.

Картографо-географічний аспект методичного підходу викладеного в даному розділі полягає в тому, що головним джерелом просторового подання географічної інформації є електронна карта, яка може масштабуватись в різних напрямках, редагуватись, дороблятись, модифікуватись. Крім того, головною позитивною рисою, пропонованої елементарної ГІС є можливість зчитування з карти просторово розподілених даних, яка за висловом одного з початківців електронної картографії С.М.Сербенюка дає додатковий якісний приріст у сприйнятті будь-якого явища або процесу.

Першою спробою практичного втілення пропонованого методичного засобу була розробка ГІС торгівлі Соцміста Кривого Рогу в текстовому редакторі “Word”. В якості картографічної основи ГІС було взято скановану туристичну карту-схему Кривого Рогу з усією змістовною інформацією, яка надалі була відображена окремими прошарками. Сукупність прошарків утворює інтегровану основу графічної частини ГІС. Послiдовнiсть створення картографічної основи:

1. За допомогою сканера переноситься растрове зображення і зберігається окремим файлом з розширенням JPG, TIFF або іншим (тобто тим, яке сприймає конвертор при вставці малюнку в поле “Word”), потім воно вставляється на сторінку “Word” і вирівнюється “По центру”.

2. За допомогою “вбудованого” графічного редактору «Word» створюється географічна (картографічна) основа, тобто відробляються окремі шари (покриття або карти-підложки) та зберігаються окремими файлами, але вже з розширенням “doc”. При роботі над прошарками активно використовуються графічні можливості “Word”, особливо розбивка вузлів і їх видозміна. При цьому важливою є вимога, щоб векторізований об’єкт був “полігоном”, тобто суцільним (замкнутим), а, отже і редагованим. “Прив’язку” до однієї системи умовних координат виконує функція головного меню “Параметри сторінки”, які залишаються незмінними при роботі з кожним прошарком. При цьому бажаним би було змінити значення прив’язки до сітки в меню “Дії” з 0,32 до 0,03, що на порядок підвищить розрішувальну графічну здатність всієї системи.

3. Далі робиться аналогія картографічної генералізації за допомогою пунктів контекстного меню “Групувати” та “Порядок”. Так, наприклад, якщо при роботи з графікою було напрацьовано багато об’єктів (точки, лінії, криві, автофігури та ін.) в тому числі і зайвих, за допомогою команди “Групувати” робиться відповідна селекція. Ті об’єкти, що треба згрупувати в один виділяються при наведенні на них перехрестя миші з одночасним натискуванням кнопки “Shift”, або “Control”, потім групуються. Якщо необхідно, щоб створені об’єкти редагувались (передусім для прив’язки гіпертексту), тобто могли виділятись при наведенні на них курсору, командою “Порядок” треба їх перемістити “на передній план”.

4. На наступному етапі здійснюється прив’язка атрибутивної інформації до просторово-розподілених географічних об’єктів за допомогою гіперпосилів. Головним типом такої інформації в нашому випадку є таблиці, в які занесені всі дані про торговельні точки: назва, адреса, телефон, спеціалізація, часи роботи, асортимент продукції. Проте, як свідчить досвід, такою інформацією може бути текст, малюнок, графік “Exel”, звукова доріжка, відеокліп, або інша більш детальна карта. Спочатку географічний об’єкт, до якого буде прив’язуватись інформація виділяється натиском на нього курсору. Потім контекстним меню викликається гіперпосил, далі вказується шлях до файлу, на який треба послатись. При викликанні необхідної інформації в готовому варіанті при підведенні курсору до об’єкту на ньому виникає рука з витягнутим вказівним пальцем.

Створення картографічної основи - найбільш трудомісткий етап. Спочатку створюється новий документ за допомогою команди «Створити», розташованої у розділі «Файл» головного меню, або ж на панелі інструментів. Потім вставляється скановане зображення карти («Вставка»/«Малюнок»/«Із файлу…»/(Назва файлу)). На чистому полі з’явиться зображення. Зберігається цей малюнок у файлі з розширенням doc. за допомогою команди «Зберегти»(«Файл»/«Зберегти»). Далі визначається, із яких прошарків буде складатися карта. Це - чотири прошарки: квартали, вулиці, назви вулиць та номери будинків.

За допомогою одного з видів (типів) ліній, відображаються межі кварталів, малюванням ліній поверх меж на растровому зображенні. Скановане зображення, яке було використане, мало високе розрішення та маленький розмір, тому для зручнішої роботи з документом збільшується маштаб до 500%. Після завершення відображення меж району виконується операція зміни вузлів для більш якісного повторювання контуру. Для цього виділяється потрібна лінія та використовується команда «Почати зміну вузлів». Для одержання кращого результату, можна змінювати властивості вузла, виділивши його і натиснувши праву клавішу миші (при цьому на екрані з'явиться меню з властивостями). Після того, як обведені всі потрібні квартали, треба відокремити ці квартали від сканованої карти. Для цього виділяється карта лівою кнопкою миші, тиснеться права і коли з’явиться меню вибирається команда «Вирізати». Після цього карта буде знаходитися в буфері і на листі залишаться лише квартали. Далі виділяються та групуються усі лінії. Для цього кнопкою «вибір об’єктів», розташованою на панелі малювання, обводяться усі квартали прямокутником, після чого вони стають виділеними і далі об’єднуються командою «Групувати». На завершення зображення зберігається у файлі під назвою «Квартали» за допомогою команди «Зберегти як…» (меню «Файл»).

Створення другого прошарку схоже на створення першого, тільки в ньому замість меж кварталів лініями проводяться вулиці. Далі групуються лінії та в меню «Формат автофігури» змінюється колір, наприклад, на жовтий, товщина ліній та інші необхідні атрибути. Він також зберігається окремим файлом під назвою «Вулиці».

Наступний прошарок не схожий на перші два, тому що він складається із назв вулиць. Спочатку, як і у попередніх прошарках треба відкрити файл з растровою картою та збільшити масштаб. Проста вставка тексту не підходить тому, що назви вулиці можуть йти вертикально чи під кутом. Тому для надписів об’єктів було використано додаток Word Art. Для цього потрібно натиснути кнопку «Додати об’єкт Word Art», яка знаходиться на панелі малювання, або в меню – «Вставка»/«Малюнок»/«Объєкт Word Art». Після цього потрібно вибрати простіший тип надпису, написати назву вулиці у вікні, що відкрилося, виставити розмір шрифту – 8 та натиснути «ОК». Поверх карти з’явиться введена назва вулиці. Оскільки карта має маленький розмір, то восьмий шрифт – завеликий, отже треба змінити розмір надпису. Якщо правильно підібрати розміри, то надпис уміститься на зображенні вулиці. Але деякі вулиці йдуть вертикально, або під якимось кутом. Щоб правильно розмістити напис використовується функція «Вільне обертання». Коли встановлюється надпис під потрібним кутом, ще раз натискується кнопка «Вільне обертання», щоб закрити режим повороту. Закінчивши з усіма написами, вони групуються та зберігаються у файлі «Назви».

Останній прошарок складається із номерів будинків. Його створення аналогічно створенню попереднього прошарку. Номери наносити на зображення кварталів. Після закінчення роботи над прошарком файл зберігається з ім’ям «Номери».

Отже, усі потрібні прошарки готові. Далі вони об’єднуються. Для цього створюється новий документ, відкривається документ «Квартали.doc», виділяються згруповані квартали, копіюються в буфер. Потім в новий документ командою «Вставити»(головна панель) вставляється зображення кварталу. Аналогічні операції проводяться з файлами «Вулиці.doc», «Назви.doc» та «Номери.doc». Врешті решт отримуються накладені один на одний прошарки. Для подальшого редагування зображення прошарки групуються. Підсумкова карта зображена на малюнку 7.5.

Мал.7.5. Підсумкова карта елементарної ГІС “Торгівля Соцміста Дзержинського району м.Кривого Рогу”

Подальший досвід використання пропонованої методики мав втілення у розробці геоінформаційної системи моніторингу навколишнього середовища Кривбасу засобами Microsoft Office на замовлення екологічного відділу Криворізького міськвиконкому. Геоінформаційна система моніторингу навколишнього середовища Кривбасу складається з 535 файлів формату “Документ MS Word” та “Книга MS Excel”, розташованих в 75 ієрархічно розташованих каталогах.

Стартовим файлом системи є документ “Список підприємств”, який включає в себе повний, розташований за абеткою, перелік підприємств, по яких є інформація про забруднення атмосферного повітря. Структурно документ складається з таблиці, яка має в своєму складі 5 головних та 4 підпорядкованих стовпчики (мал.7.6).

Перший стовпчик має заголовок “Назва підприємства”. В цьому стовпці в алфавітному порядку розташовані підприємства м. Кривого Рогу. Пошук необхідного підприємства в цьому списку може здійснюватися за допомогою як стандартних засобів пошуку в MS Word (ПравкаПошук або клавіатурне скорочення – Ctrl+F), так і за допомогою спеціально розробленої екологічної карти, яка має систему гіперпосилів на об’єкти пошуку.

Другий стовпчик має назву “Інформація про підприємство”. Так, якщо у цьому стовпці навпроти підприємства стоїть червона літера “І”, навівши на неї курсором миші можна отримати основну інформацію про підприємство (назву підприємства, поштову адресу, прізвище і телефон керівника підприємства, прізвище і телефон відповідального працівника служби охорони навколишнього середовища, відомості про організацію, яка виконувала проект ГДВ, прізвища відповідальних виконавців, які приймали участь в розробці проекту нормативів ГДВ). Взагалі, сюди можна внести будь-яку інформацію, яку надалі завжди можна вивести на монітор.

Наступний стовпець має назву “Розташування на карті”. Він дозволяє перейти з алфавітного укажчика до місця розташування підприємства на карті.

Четвертий стовпець “Проект ГДВ” вказує на наявність у базі даних довідкової системи “Проекту гранично допустимих викидів” відповідного підприємства. Наявність даного документа відображається галочкою. При наведенні курсору на цю галочку він перетворюється на долоню з витягнутим вказівним пальцем. При натисканні лівою клавішею миші на даний значок можна перейти до “Проекту ГДВ” відповідного підприємства. У Проекті ГДВ є загальні дані про підприємство, характеристика підприємства як джерела забруднення атмосферного повітря та прив’язані за допомогою гіперпосилів дві таблиці у форматі “Книга MS Excel”, що містять перелік забруднюючих речовин, які викидаються у атмосферне повітря та перелік забруднюючих речовин кожного структурного відділу підприємства. Внесення цих даних до формату MS Excel обумовлюється наявністю спеціалізованого інструментарію для статистичної та аналітичної обробки наявної інформації та поданих щорічних “Звітів про охорону атмосферного повітря”.

Останній головний стовпчик “Звіт про охорону атмосферного повітря” включає в себе чотири підпорядкованих рядки з назвами “1999”, “2000”, “2001”, “2002”, що потрібно розуміти як наявність (яка вказується галочкою) звіту відповідно до кожного року відповідного підприємства. Слід зауважити, що стовпці “2002” ще не заповнені через зрозумілі причини, але можуть бути поповнені при необхідності.

Розробка “Довідкової геоінформаційної системи моніторингу навколишнього середовища Кривбасу” в своїй основі має методику викладену вище. Спочатку було створено всі необхідні файли і теки. Так, вся система знаходитися у кореневій теці “Ecology of Krivbass”. Далі у створеній теці необхідно створити 5 підтек (підкаталоги) з назвами “Maps”, “Maxi bulleten”, “Monthly bulleten”, “Projects” та “Zvit”. У кожній з цих тек створюємо 7 підтек з відповідними назвами до назв районів Кривого Рогу. Наприклад, “Dolgintsevsky”, “Dzerginsky”, “Zhovtnevy” і т.д.

Мал.7.6. Загальний вигляд таблиці “Список підприємств”

В них ми вже створюємо необхідні файли *.doc з картами, які складаються з чотирьох прошарків (hidro, forests, squears, industry), та текстами з проектами нормативів гранично допустимих викидів (далі скорочено ГДВ), а також файли *.xls з таблицями статистичних даних про реєстровані викиди забруднюючих речовин усіх промислових об’єктів міста.

Створюється файл першого району, наприклад “Sacsagansky”. У діалоговому боксі “Параметри сторінки” у меню “Файл” відкривається вкладка “Розмір паперу” вибирається альбомна орієнтація сторінки. Тепер необхідно вставити графічний файл з зображенням адміністративно-територіального поділу району, який заздалегідь було відскановано і збережено на жорсткому диску. Вставка файлу проводиться через такі меню “Вставка  Малюнок  Із файлу”, у діалоговому боксі, що з’явився, необхідно знайти потрібну папку і файл. Вставлена карта району буде виконувати роль підложки, на основі якої малюється векторна карта.

Коли кордони всіх районів будуть готові, на карту наносяться назви. При нанесенні основних гідрографічних об’єктів використовується методика обведення, яка була використана при нанесенні лінійних об’єктів. Методика створення написів гідрографічних об’єктів така ж, як при створенні написів районів міста. Аналогічно створюються прошарки лісонасаджень, кварталів та промислових об’єктів(Мал.7.7.).

Для створення промислової карти району, використовується в якості підложки вже інша відсканована карта, спеціалізована. Підписуються назви промислових підприємств, об’єднань, організацій і установ, а також пости спостереження і фіксування кількості викинутих забруднюючих речовин.

Для роботи з папкою “Statistic” в електронних таблицях MS Excel створюється загальний шаблон таблиць: окреслюються потрібні межі за допомогою інструменту “Межі” на панелі інструментів, встановлюється потрібний розмір клітинок перетягуванням їх меж за допомогою лівої кнопки миші та задається потрібний формат комірок за допомогою натискання правою кнопкою миші по виділеному діапазону комірок і вибору необхідних дій із контекстного меню, що з’явилось, і далі – із діалогового вікна. Ці зміни зберігаються у файлі під назвою “Шаблон статзвітності”. Після занесення даних по кількості викинутих шкідливих речовин в атмосферу кожним промисловим об'єктом міста Кривого Рогу, зберігається цей файл, увійшовши у головне меню “Файл  Зберегти як”, та обираємо ім’я відповідно до назви промислового об’єкту. Таких таблиць буде багато, тому для більшої зручності їх було систематизовано та занесено в такі теки, як “dayly”, “monthly” та підтеки “1999”, “2000”, “2001”; “January”, “March”, “September”; “1”, “15”, “30” і т.д.

Для роботи з текстами для теки “ГДВ” створюється новий файл у текстовому редакторі MS Word, куди вставляються відскановані та розпізнані у програмі FineReader потрібні тексти за допомогою меню “Вставка  Файл” - “Проект нормативів ГДВ забруднюючих речовин в атмосферу”. Проект містить таку інформацію:

1. Загальні відомості про підприємства (назва, адреса, телефон, прізвище, ім’я та по батькові керівника підприємства, прізвище відповідального робітника служби охорони навколишнього середовища, відомості про організацію, яка виконала проект ГДВ).

2. Характеристика виробництва (структурний склад виробництва).

3. Перелік забруднюючих речовин, що викидаються в атмосферне повітря.

Для зв’язки файлів з інформацією про промислові об’єкти міста та до їх позначок на картах у кореневій теці “Ecology of Krivy Rig” створюється файл під назвою “Startfile.doc” – головний діючий файл даної ГІС у текстовому редакторі MS Word. Сюди через меню “Вставка  Малюнок  З файла” вставляється загальна карта міста Кривого Рогу, де всі райони помічаються пунсонами. До кожного пунсону робиться гіперзв’язок з відповіднним файлом. Виділяється необхідний пунсон, натисканням клавіш Ctrl+K або вибирається у меню “Вставка” пункт “Гіперпосил”, далі у боксі “Огляд” знаходиться необхідний файл, ставиться галочка навпроти напису “Використати для гіперпосилу відносний шлях” і натискається клавіша ОК.

Далі на панелі “Малювання” вибирається інструмент “Вибір об’єктів”, ним виділяється вся карта Кривого Рогу (це саме стосується і кожного району окремо), підвівши курсор до лівого верхнього кутку і опустивши у правий нижній, щоб усі елементи були охоплені прямокутником. Тепер в меню “Дії” обирається пункт “Групувати”. Таким чином групуються всі графічні об’єкти карти, що робить їх одним цілим. Це дозволяє скопіювати цілу карту в буфер обміну, вставити її в інший документ або створити карту певного розміру, що робиться простою зміною розмірів у меню “Формат автофігури”. Тепер залишається лише зберегти всі зроблені зміни у файлі і закрити його. Проте групування об’єктів карти у єдине ціле зовсім не говорить, що карта стане вже нередагованою. Для внесення додаткової інформації можна розташовувати її якби на другому рівні (шарі) або в меню “Дії” на панелі інструментів “Малювання” обрати пункт “Розгрупувати” і додати чи вилучити зайві елементи з шару.

Підводячи підсумок можна сказати, що пропонована методика сполучає в собі риси геоінформаційної системи і окремо - електронної карти. Враховуючи ту увагу, яка приділяється вирішенню регіональних проблем, краєзнавчій роботі, а також в умовах дефіциту картографічного забезпечення, завдяки пропонованій методиці можливе постійне відновлення і поповнення тематичних карт як в паперовому, так і в електронному вигляді.

Позитивною рисою пропонованої методики є певна простота поповнення та зв’язування з географічною основою нової атрибутивної інформації. Проте, означена риса може розцінюватись і як недолік. Мовляв, якщо об’єкти “розкриваються”, тобто здатні до редагування, то кожний пересічний користувач ПЕОМ може “вкрасти” (перекопіювати, надрукувати) даний програмний продукт. На нашу думку це зовсім не так. Остання риса найцінніша і певною мірою може розцінюватись як перевага, тому що завдяки цьому підприємець, науковець, викладач вузу, державний службовець можуть постійно поповнювати картографічну і атрибутивну базу ГІС.

Крім того, пропонована елементарна ГІС може стати надійним інструментом виготовлення якісних демонстраційних карт до наукових статей, доповідей, презентацій в режимі векторної графіки.