Разработка специализированной системы визуализации и анализа городской среды

Рис.15 Панель инструментов

• «Приближение» – один из основных элементов управления картой. В системе используется, так называемое, семантическое масштабирование данных, то есть при определенном масштабе отображаются определенные слои электронной карты. В данном режиме работы нажатие левой кнопки мыши – приближение, правой – отдаление.
• «Отдаление» – режим работы с картой, аналогичный ZoomIn, отличающийся только назначением кнопок мыши: нажатие левой – отдаление,  правой – приближение.
• «Начальный масштаб» – при нажатии карта возвращается к ее изначальному масштабу.
• «Перемещение» – режим перемещения карты. Для того, чтобы переместить карту, необходимо зажать левую кнопку мыши и двигать карту в нужном направлении.
• «Выбор объекта» – режим выбора объектов карты. Для просмотра подробной информации необходимо два раза нажать левой кнопкой мыши на объекте. При этом объект на карте выделяется цветом.
• «Поиск» - инструмент для поиска объектов на карте по заданным пользователям параметрам.
• «Измерить» - инструмент для измерения расстояния и площади на карте.
• «Фото» - режим работы с картой, превращающий ее в настоящую фото-галерею.
• «Печать» - инструмент для печати электронной карты.
• «Выход» - закрытие всех окон программы.

Инструменты по работе с  картой будут подробно описаны в  следующих главах.

Рассмотрим теперь левую  панель программу. С помощью ее можно  управлять различными свойствами отображения  карты, осуществлять поиск домов по адресу, просматривать маршруты общественного транспорта, анализировать транспортную сеть города и т.д.

Рис.16 Панель управления отображения  карты

 

 

 

 

Управление отображением карты включает в себя:

• «Подписи» - отображение на электронной карте подписей объектов. Это могут быть названия районов, номера домов и т.п.
• «Визуальный анализ» - визуализация объектов карты разными цветами, в зависимости от выбранного ниже параметра. Для объектов разных типов используются различные параметры визуализации.
• «Пиктограммы» - отображение на карте различных пиктограмм (дорожные знаки, светофоры, магазины, спортивные сооружения и т.д.)

При нажатии на кнопку «Пиктограммы»  открывается окно выбора типов отображаемых объектов. При нажатии ан кнопку «Показать» они будут показаны на карте.

Панель «Общественный  транспорт» позволяет включать на карте  отображение маршрутов и остановок  общественного транспорта Екатеринбурга. Включает в себя:

• Трамваи
• Автобусы
• Троллейбусы
• Метро

На данный момент разработаны  методы отображения слоев такого типа, но сами слои находятся в разработке.

Панель «Пробки» показывает загруженность транспортной сети в  различные дни недели в определенные промежутки времени. Так же имеется  возможность отображения на карте  «узких» мест на дорогах, светофоров и пешеходных переходов. Более подробно данный инструментарий будет описан в следующих главах.

Внизу панели расположена  обзорная карта, позволяющая понять в какой области карты находится пользователь в данный момент.

 

 

5.3. Информация об объекте

При выборе определенного  объекта в режиме работы с картой «Выбор объекта» можно просмотреть подробную информацию о нем в открывшемся окне. Как видно, оно состоит из трех частей:

• атрибутивная таблица объекта,
• изображение,
• текстовое описание.

Рассмотрим каждую из них  подробнее.

Рис.17 Атрибутивная таблица  объектов

 

Атрибутивная таблица  данных объекта хранится в файле  с атрибутивной информацией векторного слоя. В зависимости от объекта  может содержать различное число  строк. Решение представлять информацию в виде таблицы связано с идеей  дальнейшего развития системы и  предоставления пользователю возможности  редактировать данные об объекте  и сохранять эти изменения.

 

Рис.18 Изображение объекта

 

Изображение объекта загружается  из файла, путь к которому указан также  в атрибутивной таблице объекта, но не отображается пользователю. Все  изображения на данный момент хранятся в папке Images.

 

Рис.19 Текстовое описание объекта

 

Текстовое описание объекта  так же хранится в файле, путь на который указан в атрибутивной таблице. Все текстовые файлы хранятся в папке Texts. 

5.4. Описание средств поиска объектов на электронной карте

Основными объектами нашей электронной карты, представляющие наибольший интерес для потенциального пользователя, безусловно, являются жилые дома, административные постройки, офисные здания. У всех этих объектов есть свой адрес, который уникально идентифицирует их на карте города. Для нахождения этих объектов был реализован их поиск по адресу. Панель поиска изображена на рисунке ниже.

Рис.20 Панель поиска объекта по адресу

 

Как и в большинстве  ГИС достаточно просто ввести улицу и номер дома и нажать кнопку «Найти». Если объект с таким адресом был найден, то карта автоматически центрируется на нем и увеличивается (или уменьшается) до нужного масштаба. При этом объект будет выделен цветом. Если объект на карте не найден, то появится информационное сообщение об этом, после которого можно попытаться найти его еще раз и дальше продолжить работу в системе.

Каждый объект обладает атрибутами, которые хранятся в атрибутивной таблице слоя карты. Основной функцией нашей системы является фильтрация и поиск объектов недвижимости, соответствующим  определенным параметрам. Некоторые  из параметров можно определить использовав саму карту. Например, район, в котором находится объект, близость к водоемам и паркам, относительное расположение относительно других объектов и т.д. Все эти нюансы можно увидеть на карте с помощью средств информационной визуализации. Но есть параметры, которые нельзя напрямую отобразить на карте. Это может быть тип объекта (жилая квартира или офисное помещение), его стоимость, тип недвижимости (продается или сдается в аренду) и т.д. Таких параметров может быть очень много. При этом для одних пользователей они могут иметь высокий приоритет при выборе недвижимости, а для других не иметь никакого значения. Большинство ГИС имеют предустановленный набор фильтров и параметров, по которым можно осуществлять поиск. При этом в основном поиск идет только объектов недвижимости. Что делать, если пользователь добавляет в атрибутивную таблицу параметр, которого не было раньше и хочет осуществлять поиск именно по нему? Как найти и показать на карте все круглосуточные магазины в Ленинском районе? Для данных целей был разработан более сложный инструментарий создания запросов, фильтрации и поиска объектов на карте.

Рис.21 Окно создания запросов и поиска объектов

 

Подробно рассмотрим окно поиска и алгоритм создания запроса.

1. Список «Слой» содержит все загруженные на карты слои. Неважно, отображается на данный момент на карте этот слой или нет.
2. Список «Тип поиска». Реализованы следующие типы поиска:

• Новый поиск
• Добавить к найденному
• Удалить из найденного
• Поиск в найденном

3. Окно «Параметр поиска» позволяет выбрать параметр (или несколько параметров)  атрибутивной таблицы, по которому будет осуществляться поиск.

4. Окно «Значения» отображает все уникальные значения выбранного параметра. Окно становится активным после нажатия кнопки «Получить значения». При выборе другого параметра и повторном нажатии этой кнопки – окно «Значения» обновляется. Ниже приведены максимальное и минимальное значения выбранного параметра.
5. Набор кнопок для построения логических выражений
6. Окно «Запрос» отображает сам запрос и позволяет его редактировать вручную.

Простой пример и результат запроса показаны на рисунке ниже.

Рис.22 Пример поиска объектов по заданным параметрам

5.5. Инструменты измерения расстояний и площади объектов

Карта дает четкую информацию о расположении объектов относительно друг друга и их размере. Но часто  этого бывает недостаточно и требуются точные данные. В таких случаях можно воспользоваться инструментарием для измерения расстояний и площади объектов.

Рис.23 Окно измерения расстояний и площадей

 

Выделим основные направления, в которых может применяться данный инструментарий:

1. Измерения расстояния между объектами (расстояние от дома до магазина, больницы, школы и т.п.).

Рис.24 Пример измерение расстояния

2. Измерение площади прилегающей территории .

Рис.25 Пример измерения площади 

6. Инструменты анализа транспортной системы города. «Узкие» места

на дорогах Екатеринбурга

Как уже говорилось ранее, система должна дать инструмент анализа, как для специалистов купли/продажи недвижимости, так и для представителей муниципальных органов власти. Ранее уже были описаны возможности применения ГИС в различных сферах современного общества. Особое внимание следует уделить проблеме пробок на дорогах крупных городов. ГИС идеально подходит для визуализации и анализа транспортной сети города.

 Как уже было сказано  выше, наиболее активно изучением пробок в крупных городах занимается «Яндекс». Сервисом «Яндекс.Пробки» пользуются тысячи автомобилистов. «Яндекс.Пробки» показывают пользователям картину загруженности дорог. Для этого сервис собирает из разных источников данные о загруженности улиц, анализирует их и отображает на «Яндекс.Картах». В наиболее крупных городах, где пробки — серьезная проблема, а не просто неприятность, сервис рассчитывает балл пробок — средний уровень загруженности.

Стоит отметить, что сервис «Яндекс.Пробки» в первую очередь создан для предоставления актуальной информации автомобилистам о загруженности дорожного движения и ДТП, которые, безусловно, могут парализовать транспортный поток. Нашей задачей было воспользоваться информацией, полученной из данного сервиса, и попытаться создать инструментарий для анализа дорожной сети Екатеринбурга. В качестве предмета исследования были взяты крупнейшие улицы города.

Подробно рассмотрим панель «Пробки», которая дает пользователю системы возможность оценивать  и анализировать не только пробки, но и причины их возникновения.

Рис. 26 Панель Пробки»

 

Пробки на дорогах могут  появляться по многим причинам. Перечислим основные из них:

• ДТП. Может парализовать движение по нескольким улицам одновременно
• Ремонтные работы. Закрытие на ремонт небольшого участка дорожного полотна может серьезно сказаться на движении транспортного потока.
• Наличие «узких мест» .
• Поломка светофора или его некорректная работа. Отсутствие регулировщиков в таких случаях может создать большие заторы на небольших улицах.
• Отсутствие парковочных мест, большое количество торговых центров и магазинов приводит к сужению проезжей части.

Некоторые факторы не поддаются  анализу (например ДТП), поэтому пробка может возникнуть совершенно в неожиданном месте в любое время дня. Но все-таки проанализировать большинство причин можно.

Для начала, необходимо выбрать сезон, день недели и временной промежуток, интересующий пользователя. На данный момент выбор осуществляется между выходными днями и будними, реализовано несколько временных промежутков. При нажатии на кнопку «Показать на карте» загруженность дорог будет показана на карте. При этом улицы разбиваются на участки, уровень пробок показывается для движений в обе стороны.

Рис.27 Визуализация пробок

 

Но данная информация о  заторах не дает никакой информации о причинах их возникновения. В этом вопросе на помощь может придти визуализация дорожной сети  по таким атрибутам  как :