43548

Геоинформационная система г. Барнаула

Курсовая

Информатика, кибернетика и программирование

Работа с готовым ГИС-проектом осуществляется посредством специального гибкого инструмента запросов. Запрос на получение информации об объектах векторной карты составляется пользователем с помощью специальных условий, по которым ArcView определяет круг объектов, атрибуты которых удовлетворяет заданным условиям. Условия могут быть по нескольким параметрам, т.е. вложенными, но не должны взаимно исключать друг друга

Русский

2013-11-05

554 KB

4 чел.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовая работа «Геоинформационная система г. Барнаула» является завершающим этапом изучения курсов «Муниципальные инженерные геоинформационные системы» и «Оптимизация систем ТГВ на основе МИГИС» и важным звеном в подготовке студентов по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция».

Основными задачами курсового проектирования являются:

1. Систематизация, закрепление и углубление знаний по дисциплинам «МИГИС» и «Оптимизация МИГИС».

2. Развитие навыков в области машинной графики, САПР и ГИС.

3. Изучение вопросов интеграции систем проектирования инженерных сетей.

4. Изучение основ программного расчета параметров систем ТГВ.

Результатом выполнения работы является создание многослойной электронной географической карты района г. Барнаула с базой данных элементов и узлов систем ТГВ.

2. ЗАДАНИЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

В курсовой работе требуется создать геоинформационную систему теплоснабжения района г. Барнаула на основе многослойной векторной карты местности и таблицы атрибутивных данных объектов на карте.

Задание к курсовому проекту включает в себя генплан района города (прил. 1) и исходные данные: этажность застройки, трубопроводы

3. СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

  1.  Титульный лист
  2.  Содержание
  3.  Введение. Описание района города, основные улицы, характер застройки, цель работы, исходные данные.
  4.  Разработка ГИС г. Барнаула
    1.  Описание проекта. Характер работы по заданию
    2.  Этапы создания электронной карты. Слои
    3.  Формирование базы данных – создание таблиц атрибутов.
    4.  Расчетная часть проекта. Вычисление с помощью Excel параметров инженерных сетей.
    5.  Система запросов и статистики.
  5.  Графическое приложение.

Расчетно-пояснительная записка объемом 15-18 листов выполняется на белой бумаге формата А4 в соответствии с требованиями к текстовым документам [1,2].

Графическая часть включает в себя электронную векторную карту района г. Барнаула и выполняется в цвете или в черно-белом или цветном варианте на формате А2 с помощью печатающих устройств.

4. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ОТДЕЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

4.1 Титульный лист выполняется согласно требований ГОСТ к оформлению текстовых документов.

4.2 В содержании перечисляются разделы пояснительной записки с указанием номеров страниц.

4.3 Во введении приводится описание района города: преобладающая этажность зданий, характер застройки (жилая, промышленная), основные улицы, рельеф местности.

4.4 Основная часть включает подробное описание этапов создания ГИС-проекта. Каждый этап иллюстрируется изображением рабочего окна программы ГИС и распечаткой таблицы атрибутивных данных.

  1.  Краткое описание создаваемой электронной карты и атрибутивных данных

Приводится перечень слоев, предполагаемых к созданию – структура ГИС проекта с указанием типа и объектов моделирования. Для каждого слоя определяются атрибутивные данные с указанием их типа.

  1.  Создание картографической основы

В качестве исходных данных используется растровая подложка – черно-белое изображение плана микрорайона г. Барнаула – файл по номеру варианта в папке «Дисциплины\МИГИС\Курсовая работа\Варианты\» на сервере TGVADMIN компьютерного класса. Подложку необходимо загрузить в проект после проведения необходимых подготовительных процедур.

  1.  Создание векторных слоев и таблиц атрибутивных данных

Дальнейшая работа выполняется в полном объеме в любой последовательности, не нарушающей качество получаемого результата – можно создать сначала все слои, потом все таблицы и т.д.; а можно поэтапно создавать по одному слою полностью с атрибутивными данными. В пояснительной записке каждый слой иллюстрируется и приводится таблица атрибутов.

ГИС-проект включает в себя следующие векторные слои с атрибутивными данными (в скобках - тип темы):

  1.  Жилые здания (полигон): адрес – улица, номер дома, этажность, число квартир.
  2.  Административные и нежилые здания (полигон): тип
  3.  Улицы (линейный): название, ширина проезжей части.
  4.  Остановки общественного транспорта (точечный): название.
  5.  Тепловой пункт, бойлерная, котельная (полигон): тепловая нагрузка.
  6.  Внутриквартальные тепловые сети (линейный): тепловая нагрузка, дата укладки.
  7.  Магистральный трубопровод (линейный): тепловая нагрузка, дата укладки.

Элементы полигональных тем рисуются инструментами или , линейных - , точечных - . Каждый объект на карте должен быть отображен одним элементом. Например, улица – одной непрерывной ломаной линией.

Этажность здания указывается ориентировочно, но стандартная. Например, крупные жилые здания – 5 или 9 этажей, малые – 2,3 или 4 этажа. Номера домов указаны на растровом фрагменте, отношение домов к улицам определяется самостоятельно. Число квартир рассчитывается ориентировочно по числу этажей и величине здания (числа подъездов). Например, средний 5-этажный дом – 5 подъездов по 20 квартир – 100 квартир. Тип нежилых зданий: школа, детсад, предприятие, институт и т.д.

Ширина проезжей части улиц пропорциональна числу полос движения (ориентировочно по подложке). Ширина полосы – 3 м. Например обычная улица с двусторонним движением по две полосы – 12 м. При наличии отделенной от основной проезжей части трамвайной линии (ул. А Петрова) добавить 8 м, в остальных случаях (ул. Челюскинцев) - 6 м.

Структура проектируемой тепловой сети – тупиковая древовидная с групповыми тепловыми пунктами. По условию оптимального соотношения факторов надежности сети (гидравлической устойчивости и управляемости) и экономических затрат (длина участков и число тепловых пунктов) необходимо в данной работе запроектировать один-два тепловых пункта в зависимости от формы микрорайона. При трассировке распределительной сети необходимо стремиться к приблизительно одинаковой длине ветвей и их нагруженности. Участки теплотрассы должны быть возможно меньшей длины и уложены на открытом пространстве с учетом необходимой зоны отчуждения 2,5 – 5 метров. Для упрощения принимается один концевой участок на все здание.

Расположение теплового пункта определяется самостоятельно по соображениям наименьшей протяженности внутриквартальных трубопроводов – в районе центра квартала. Тепловая нагрузка теплового пункта рассчитывается по сумме тепловых нагрузок всех зданий, охваченными тепловыми сетями с учетом потерь тепла (15%).

Тепловая нагрузка участка теплосети вычисляется следующим образом: для концевых участков она равна тепловой нагрузке подключенного здания, для промежуточных участков равна сумме тепловых нагрузок последующих. Пример с указанием мощностей над участками приведен на рисунке. Нагрузку подключенного здания принять в среднем 5 кВт на одну квартиру.

Мощность магистрального теплопровода принять равной мощности теплового пункта с поправкой на тепловые потери в окружающую среду (5%). Дата укладки трубопроводов определяется самостоятельно (магистральный – раньше, квартальные – позже).

Визуализацию атрибутивных данных производить следующим образом:

  1.  Для жилых зданий ввести цветовую градацию в зависимости от этажности.
  2.  Для улиц задать толщину линий в зависимости от ширины проезжей части.
  3.  Для трубопроводов задать толщину линий в зависимости от тепловой нагрузки.
  4.  Для улиц нанести названия в режиме автоматической разметки.

В качестве проверки соблюдения СНиП относительно зоны отчуждения задать для слоев трубопроводов буферную зону соответствующей величины. В данную зону не должны попадать никакие постройки.

  1.  Работа с запросами

Работа с готовым ГИС-проектом осуществляется посредством специального гибкого инструмента запросов. Запрос на получение информации об объектах векторной карты составляется пользователем с помощью специальных условий, по которым ArcView определяет круг объектов, атрибуты которых удовлетворяет заданным условиям. Условия могут быть по нескольким параметрам, т.е. вложенными, но не должны взаимно исключать друг друга. Выбранные с помощью запроса объекты подсвечиваются на карте и в таблице атрибутов желтым цветом. Правильно составленный запрос позволяет выделить необходимую информацию из сколь угодно большого ее объема за считанные секунды, что позволяет оперативно принимать решения в области эксплуатации инженерных сетей.

В рамках проекта выполнить два запроса по жилым домам (улица, число квартир) и по внутриквартальным теплопроводам (нагрузка)

  1.  Графическая часть проекта

В графическом приложении должны быть отражены:

1) Все векторные слои ГИС-проекта с нанесенными надписями;

2) Атрибутивная таблица (часть, если не входит) трубопроводов;

3) Легенда слоев ГИС-проекта;

  1.  
    Технология создания ГИС-проекта

  1.  Общие указания

Основные требования к готовому ГИС-проекту:

  1.  Проект, предоставленный преподавателю на проверку, должен открываться в полном объеме без ошибок.
  2.  Рабочая папка и название должны соответствовать заданию.
  3.  Названия вида, слоев и полей таблиц должны отражать содержание.
  4.  Геометрия объектов должна быть приближена к оригиналу, заметные разрывы линий и искажения полигонов недопустимы.
  5.  Надписи (метки) не должны накладываться друг на друга или быть нечитаемыми.
  6.  Цветовая гамма должна быть подобрана таким образом, чтобы не возникало затруднений при визуальной оценке проекта.

  1.  Создание проекта

До запуска ArcView необходимо в Проводнике создать будущую рабочую папку для файлов проекта. Это необходимо для того, чтобы все файлы проекта находились в одной папке и были удобны для переноса. Для данной работы создать папку «C:\ESRI\ESRIDATA\TGV\Номер варианта-Фамилия».

Создание проекта осуществляется при запуске программы ArcView в стартовом окне путем выбора верхнего пункта либо через меню FileNew project. При этом автоматически создается новый Вид. После нажатия кнопки ОК предлагается добавить в созданный вид проекта данные, от чего пока следует отказаться. Проект готов к началу работы. Для начала необходимо переименовать Вид – по умолчанию он называется View1. Заходим в свойства вида через меню ViewProperties и меняем название на «Barnaul - номер варианта» и вводим фамилию автора в графе Creator. Здесь и далее следует отметить проблемы с отображением в ArcView русских наименований, кроме названий слоев, которых следует избегать. Поэтому названия полей таблиц следует писать либо по-английски, либо в транскрипции латиницей.

Теперь зададим рабочую папку в меню

FileWorking Directory «C:\ESRI\ESRIDATA\TGV\Номер варианта-Фамилия» и сохраним в этой же папке проект с названием в виде номера варианта.

При переносе готового проекта следует принять во внимание, что  файлы слоев и атрибутивных таблиц привязаны к абсолютному пути, прописанному в главном файле проекта *.apr, поэтому при изменении этого пути проект не откроется. Если нет возможности поместить на новом месте проект по тому же пути, то следует изменить путь к рабочей папке, в которой ArcView ищет файлы слоев. Файл проекта *.apr следует открыть с помощью блокнота и заменить старый путь на новый с соблюдением синтаксиса, после чего сохранить файл.

  1.  Импорт растровой подложки

Перед тем, как загрузить файл точечного рисунка карты района города, необходимо загрузить в проект модули, с помощью которого ArcView сможет понимать файл других форматов, в том числе .jpg. Вызовем окно загрузки модулей через меню FileExtentions и отметим галочками необходимые, отметив также пункт Make Default. После этого через меню ViewAdd Theme или нажатием кнопки в панели инструментов  вызываем диалог загрузки тем в вид проекта. В нижнем левом выпадающем списке выбираем опцию загрузки рисунков Image Data Source и находим соответствующий варианту задания рисунок с растровой подложкой, заранее скопированный в рабочую папку проекта.

Название рисунка появится в списке слоев – тем в левой части рабочего окна. При нажатии кнопки статуса слева от названия темы она отображается на электронной карте.

Особенностью растровой подложки является то, что она не перемещается и не редактируется средствами ArcView. После завершения работы над проектом ее нужно удалить.

  1.  Создание слоев

Для создания нового слоя вызываем диалог через меню ViewNew Theme и выбираем из списка необходимый тип слоя: точечный, линейный или полигональный. После выбора ArcView предложит сохранить файл слоя в рабочей папке проекта. Название файла в принципе не имеет решающего значения, можно оставить предлагаемый вариант, но при работе с таблицами атрибутов сторонними программами можно запутаться. Рекомендуется называть файлы сокращенно по смыслу. Созданный слой появится в списке под растровой подложкой и сразу будет активным, что индицируется в виде штриховой рамки вокруг кнопки статуса. Активным может быть единовременно только один слой и операции рисования осуществляются в нем. Если рисовать при отсутствии активных слоев (например, после сохранения проекта), то объекты помещаются в служебный векторный слой без названия и легенды Graphics. Он предназначен для объектов геометрического выделения, меток и других безатрибутивных объектов. Управление функциями редактирования и сохранения слоев осуществляется через меню Theme. При переключении с одного слоя на другой программа автоматически предлагает сохранить предыдущий слой.

Свойства текущего слоя можно просмотреть через меню ThemeProperties, где необходимо исправить название на смысловое, например «Жилые здания». Данное название сохраняется в проекте и не имеет отношения к названию файла слоя.

Для навигации по карте, масштабирования вида служат пункты меню View и соответствующие им кнопки панели инструментов , а также предназначенные соответственно для:

а) отображения всего проекта;

б) отображения активного слоя во все рабочее окно;

в) отображения выделенных объектов во все рабочее окно;

г) приближения по центру;

д) удаления по центру;

е) отображения предыдущего масштаба;

ж) приближения по месту указания;

и) удаления по месту указания;

к) перемещения вверх, вниз, влево, вправо.

Для редактирования ранее созданных объектов и слоев служат пункты меню Edit и кнопки соответственно для:

а) указания объектов (выделения);

б) изменения узловых точек объектов (редактирование геометрии);

в) выделения объектов активного слоя рамкой.

Элементы полигональных тем рисуются инструментами или , линейных - , точечных - , вложенными в одну кнопку панели инструментов и выбираемыми из выпадающего списка при длительном нажатии на нее.  Каждый объект на карте должен быть отображен одним элементом. Например, улица – одной непрерывной ломаной линией, а здание – многоугольником.

Для улучшения качества черчения при создании разветвленных сетей следует воспользоваться привязкой (аналогично AutoCAD). Привязка Snapping устанавливается в свойствах слоя в разделе Editing. В зависимости от размера и масштаба карты нужно определить значение допуска привязки Tolerance (в пределах 3…20), выделить пункты General и Show snap tolerance cursor. Данная привязка позволит при соединении концов прямых или узловых точек автоматически точно их совмещать в пределах появляющейся при рисовании окружности, радиус которой равен допуску привязки.

  1.  Создание таблиц атрибутивных данных

Таблицы атрибутивных данных создаются для новых слоев автоматически в виде отдельных файлов формата имя_файла_слоя.dbf . По умолчанию в них имеются записи (строки) для каждого объекта слоя и два поля (столбца): тип объектов слоя и идентификатор. Для доступа к редактору таблиц необходимо зайти в меню ThemeTable или нажать кнопку . Операции с записями и полями осуществляются через меню Edit. При создании нового поля (EditAdd Field) предлагается диалог выбора типа атрибутивных данных, в котором необходимо указать имя поля (латиницей), в поле Type – тип данных: числовой, текстовый, логический или дату и дополнительные сведения: ширину столбца в символах и число знаков после запятой. После создания шапки таблицы можно приступать к ее заполнению. Это может производиться как по ходу создания соответствующих объектов на карте, так и по окончании графических работ. Текущий выделенный объект и соответствующая ему строка в таблице подсвечиваются желтым цветом. Для установки режима работы служат кнопки - первая для выделения строк таблицы, вторая для редактирования содержимого ячеек, третья для идентификации результатов заполнения записи для объекта. Кнопки автоматического выделения, снятия выделения и инвертирования выделения позволяют быстро работать со всеми объектами слоя.

Табличный редак-тор ArcView имеет встроенные возмож-ности для сортировки записей по значениям полей и вычисления значений полей с помощью калькулятора , активируемые при нажатии на кнопку заголовка столбца. Калькулятор (меню FieldCalculatе…) позволяет вычислить значения поля для выделенных записей (и соответственно объектов) с помощью заданных уравнений. Операнды перечисляются  левом окне, операции в правом, в нижнем составляется уравнение путем выбора необходимых операндов и операций. Над окном уравнений указывается для какого поля производится вычисление.

Также в табличном редакторе есть инструменты поиска, запросов, построения диаграмм и установки связи или присоединения данных к другим таблицам проекта по общим полям (как правило, номерам идентификаторов). Эти опции доступны в меню Table.

В случае возникновения проблем с занесением значений в ячейки следует убедиться в соответствие типа данных типу ячейки (в числовое поле нельзя внести текст и т.д.), если правильно, то воспользоваться пунктом меню TableRefresh.

К сожалению формат dbf не позволяет, в отличие от xls сохранять формулы вычисления, поэтому при изменении влияющих ячеек, значения в зависимых не пересчитывается. Файлы dbf открываются с помощью Microsoft Excel и могут редактироваться в нем, не следует только добавлять новые строки и столбцы.

  1.  Визуализация атрибутивных данных

Осуществляется для повышения информативности электронной карты без загромождения ее числами. При графической визуализации используются цветовые градации окраски объектов, градации толщины линий, условные обозначения. Кодирование визуализации называется легендой – она сообщает пользователю, какому условному сигналу сопоставлена какая либо информация. Например, желтый цвет суши на атласе – высота над уровнем моря в пределах от 400 до 600 метров, а линия толщиной 1 мм – дорожная трасса федерального значения и т.п.

В ArcView легенда для каждого слоя создается автоматически в минимально возможном варианте – все объекты слоя подобны, цвет слоя случаен, толщины линий стандартны. Для задания других настроек необходимо открыть редактор легенды путем двойного нажатия на иконку легенды под названием слоя. Вид иконки зависит от типа слоя. В открывшемся окне доступны следующие настройки:

1)  Legend Type - Тип легенды:

а)  Single Symbol – единообразное обозначение;

б) Graduated Symbol – градация толщины линий по значениям поля;

в)  Graduated Color – градации цвета по значениям поля;

г) Unique Value – уникальный цвет для определенного значения;

д) Dot – заполнение полигонального объекта точками с плотностью пропорциональной значению поля;

е) Chart – диаграмма.

В зависимости от выбранного типа легенды вид окна меняется и появляются дополнительные опции.

В варианте а) доступны только поле Symbol для изменения цвета, тип линий, штриховки с помощью специального инструмента Palettes – палитр, вызываемого двойным нажатием на иконку в поле Symbol. Данный инструмент имеет несколько вкладок для настройки отображения объектов слоя. Рядом с полем Symbol размещено поле Label для пояснительной информации (ярлыка).

В других вариантах легенды вид окна дополняется настройками легенды. Например в Graduated Color появляется выпадающий список Classification Field для выбора атрибута слоя, по которому производить сортировку, кнопка Classify с параметрами классификации и выпадающий список атрибутов для нормализации (можно пропустить). Ниже приводится наглядная таблица получившейся легенды, в которой можно более точно настроить цвета, интервалы и наименования пунктов. Внизу дополнительные кнопки и список для сортировки, изменения числа пунктов и цветовой гаммы.


400

400

800

1200

1600

Тепловой пункт - 1840

1932

Магистраль


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9122. Автоматизация менеджмента среднего звена предприятий на примере МОТЕЛЯ ВАЛЕНТИНКА 11.64 MB
  Обеспечение работы по эффективному и культурному обслуживанию клиентов, созданию для них комфортных условий. Информирование проживающих в гостинице о предоставляемых дополнительных платных услугах, прием и контроль исполнения заказов
9123. Внешняя политика Владимира Путина 101.5 KB
  Содержание: Введение Краткая биографическая справка Личные качества, характеристики Наследие Признание положения страны в мире Итоги первых полутора лет у штурвала станы Краткое описание внешней и внутренней...
9124. Сложение гармонических колебаний 170.5 KB
  Тема: Сложение гармонических колебаний Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты, условия усиления и ослабления. Биения. Уравнение биений и его анализ. Сложение взаимно перпендикулярных колеба...
9125. Затухающие и вынужденные колебания 112 KB
  Тема: Затухающие и вынужденные колебания Собственные колебания реальной системы. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний. Коэффициент затухания. Решение дифференциального уравнения затухающих колебаний. Амплитуда и ...
9126. Воспитание учащихся в коллективе, семье и социуме 118 KB
  Воспитание учащихся в коллективе, семье и социуме Роль коллектива в развитии личности Понятие коллектив и его признаки 4. Структура детского коллектива, функции коллектива 5. Стадии развития детского коллектива, их характеристика...
9127. Гуманистические воспитательные системы и технологии 124.5 KB
  Гуманистические воспитательные системы и технологии 1. Сущность и структура воспитательной системы школы. Понятие о гуманистической воспитательной системе. 2. Этапы становления воспитательной системы, критерии ее эффективности. 3. Анализ опыта созда...
9128. Общие сведения о теории управления 83.5 KB
  Введение. Общие сведения о теории управления. Говоря об управлении, речь идет об осуществлении целенаправленного воздействия на некий объект (объект управления). Объектом управления может являться живое или неживое, например, устройство, агрегат, си...
9129. Общие сведения о системах автоматического регулирования 266.5 KB
  Общие сведения о системах автоматического регулирования. Существует чрезвычайно большое разнообразие автоматических систем, выполняющих те или иные функции по управлению самыми различными физическими процессами во всех областях техники. В этих систе...
9130. Примеры систем автоматического управления (регулирования) 218.5 KB
  Примеры систем автоматического управления (регулирования) В качестве первого примера рассмотрим систему регулирования скорости вращения вала двигателя постоянного тока. При этом предварительно рассмотрим разомкнутую систему. После анализа...