из электронной библиотеки / 536805789452046.pdf
.pdfМультимедиа технологии
Внастоящеевремямультимедиа-технологииявляютсябурноразвивающейсяобластью информационных технологий.В этом направлении активно работает значительное число крупных
имелкихфирм,техническихуниверситетовистудий(вчастностиIBM,Apple,Motorola,Philips,Sony,I ntelидр
).Областииспользованиячрезвычайномногообразныинтерактивныеобучающиеиинформационны есистемы,САПР,развлеченияидр.
Основнымихарактернымиособенностямиэтихтехнологийявляются
•объединениемногокомпонентнойинформационнойсреды(текста,звука,графики,фото,вид ео)воднородномцифровомпредставлении;
•обеспечениенадежного(отсутствиеискаженийприкопировании)идолговечногохранения(г
арантийныйсрокхранения — десяткилет)большихобъемовинформации;
•простотапереработкиинформации(отрутинныхдотворческихопераций).
Достигнутый технологическийбазисоснован на использованииновогостандартаоптическогоносителяDVD(DigitalVersalite/VideoDisk),имеющего емкостьпорядкаединицидесятковгигабайтизаменяющеговсепредыдущие:CD-ROM, VideoCD,CDaudioИспользованиеDVDпозволилореализоватьконцепциюоднородностицифровойинформации.
Одноустройствозаменяетаудиоплейер,видеомагнитофон,CD-ROM,дисковод,слайдери др.ВпланепредставленияинформацииоптическийносительDVDприближает еекуровнювиртуальнойреальности.
Многокомпонентнуюмультимедиа-
средуцелесообразноразделитьнатригруппы:аудиоряд,видеоряд,текстоваяинформация.
Аудиорядможетвключатьречь,музыку,эффекты(звукитипашума,грома,скрипаит.д.,объед иняемыеобозначениемWAVE(волна).Главнойпроблемойприиспользованииэтойгруппымультиср еды является информационная емкостьДля записи однойминуты WAVE-звука высшего качества необходима память порядка10Мбайт,поэтомустандартныйобъемCD(до640Мбайт)позволяетзаписатьнеболеечасаWA VEДлярешенияэтойпроблемыиспользуютсяметодыкомпрессиизвуковойинформации.
Другимнаправлениемявляетсяиспользованиевмультисредезвуков(одноголосаяимногогол осаямузыка,вплоть до оркестра,звуковыеэффекты)MIDI(MusicalInstrumentDigitaleInterface).
В данном случае звуки музыкальных инструментов,звуковые эффекты синтезируютсяпрограммно-
управляемымиэлектроннымисинтезаторамиКоррекцияицифроваязаписьMIDI-
звуковосуществляетсяспомощьюмузыкальныхредакторов(программ-
секвенсоров).ГлавнымпреимуществомMIDIявляетсямалыйобъем требуемойпамяти —1минута
MIDI-звука занимает в среднем10кбайт.
Видеоряд по сравнению с аудиорядом характеризуется большимчисломэлементовВыделяютстатическийи динамическийвидеоряд.
Статическийвидеорядвключаетграфику(рисунки,интерьеры,поверхности, символы в графическом режиме)и фото (фотографииисканированныеизображения).
Динамическийвидеоряд представляет собойпоследовательностьстатическихэлементов(кадров).Можновыделить тритиповыхгрупп:
•обычноевидео(lifevideo) — последовательностьфотографий(около24кадроввсекунду);
•квазивидео — разреженнаяпоследовательностьфотографий(6—12кадроввсекунду);
•анимация — последовательностьрисованныхизображений.
Перваяпроблемаприреализациивидеорядов — разрешающая способностьэкранаичислоцветов.Выделяют тринаправления:
•стандарт VGA дает разрешение640х 480пикселей(точек)наэкранепри16цветахили320х200пикселейпри256цветах;
•стандартSVGA(видеопамять512кбайт,8бит/пиксель)даетразрешение640х480пикселейпр и256цветах,
•24-битные видеоадаптеры(видеопамять 2 Мбайт,24
бит/пиксель)позволяютиспользовать16млнцветов Втораяпроблема —
объемпамяти.Длястатическихизображенийодинполныйэкрантребуетследующиеобъемыпамяти
•врежиме640х480,16цветов —150кбайт;
•врежиме320х200,256цветов — 62,5кбайт;
•врежиме640х480,256цветов — 300кбайт.
Такиезначительныеобъемыприреализацииаудио-ивидеорядов определяют высокиетребованиякносителюинформации,видеопамятиискоростипередачиинформации.
ПриразмещениитекстовойинформациинаCD-ROMнетникаких сложностей и ограничений ввиду большого информационногообъемаоптического диска.
Основныенаправленияиспользованиямультимедиа-технологий:
•электронные издания для целей образования, развлечения и др.;
•в телекоммуникациях со спектром возможных применений отпросмотразаказнойтелепередачиивыборанужнойкнигидоучастия в мультимедиа-
конференцияхТакие разработки получили названиеInformationHighway;
•мультимедийныеинформационныесистемы(«мультимедиа-
киоски»),выдающиепозапросупользователянагляднуюинформацию.
Сточкизрениятехническихсредствнарынкепредставленыкак полностью укомплектованные мультимедиа-компьютеры, так иотдельные комплектующие и подсистемы(Multimedia UpgradeKit),включающиевсебязвуковыекарты,приводыкомпакт-дисков,
джойстики,микрофоны,акустическиесистемы.
Дляперсональных компьютеров классаIBMPC утвержден специальныйстандартМРС,определяющийминимальнуюконфигурацию аппаратных средств длявоспроизведениямультимедиа-продуктов.Дляоптических дисковCD-
ROMразработанмеждународныйстандарт(ISO9660).
Геоинформационные технологии
Внастоящеевремявсоответствиистребованияминовыхинформационныхтехнологийсозда
ютсяифункционируютмногиесистемыуправления,связанныеснеобходимостьюотображенияинфо
рмациинаэлектроннойкарте:
•геоинформационныесистемы;
•системыфедеральногоимуниципальногоуправления;
•системыпроектирования;
•системывоенногоназначенияит.д.
Этисистемыуправлениярегулируют |
деятельность |
техническихисоциальных |
систем,функционирующихв некоторомоперационномпространстве(географическом,экономическомит.п.)сявновыраженнойп ространственнойприродой.
Прирешениизадачсоциальногоитехнического регулированиявсистемахуправленияиспользуетсямассапространственнойинформации:
топография, гидрография,инфраструктура,коммуникации,размещениеобъектов.
Графическоепредставлениекакой-
либоситуациинаэкранекомпьютераподразумеваетотображениеразличныхграфическихобразов.С
формированныйнаэкранеЭВМграфическийобразсостоитиздвухразличныхсточкизрениясредыхр анениячастей — графической«подложки»илиграфическогофонаидругихграфических объектов.По отношениюк этим другимграфическимобразам«образ-
подложка»является«площадным»,илипространственнымдвухмернымизображением.Основнойп роблемойприреализациигеоинформационныхприложенийявляетсятрудностьформализованного описанияконкретнойпредметнойобластииееотображениянаэлектроннойкарте.
Такимобразом,геоинформационныетехнологиипредназначены дляширокого внедрения в практику методов и средств работы спространственно-
временнымиданными,представляемымиввиде системыэлектронныхкарт,ипредметно-
ориентированныхсред обработкиразнороднойинформациидляразличныхкатегорийпользователей.
Основнымклассом данныхгеоинформационныхсистем(ГИС)являютсякоординатныеданные,содержащиегеометриче скуюинформациюиотражающиепространственныйаспект.
Основныетипыкоординатныхданных:точка(узлы,вершины),линия(не замкнутая),контур(замкнутаялиния),полигон(ареал,район).Напрактикедляпостроенияреальныхо бъектовиспользуютбольшеечислоданных(например,висячийузел,псевдоузел,нормальныйузел,п
окрытие, слой и др.).На рисунке 16показаны основные из рассмотренныхэлементовкоординатных данных.
Рисунок 16 - Основные элементы координатных (а) и векторных (б) данных
Рассмотренные типы данных имеют большее число разнообразныхсвязей,которыеможно условноразделитьнатригруппы:
•взаимосвязидляпостроениясложныхобъектовизпростыхэлементов;
•взаимосвязи,вычисляемыепокоординатамобъектов;
•взаимосвязи,определяемыеспомощьюспециальногоописанияисемантикипривводе данных.
ОсновойвизуальногопредставленияданныхприиспользованииГИС-
технологийявляетсяграфическаясреда,основукоторойсоставляютвекторныеирастровые(ячеисты е)модели.
Векторныемоделиоснованынапредставлениигеометрическойинформацииспомощьювекто
ров,занимающих частьпространства,что требуетприреализациименьшегообъемапамяти.Используютсявекторныемоделивтранспортных,к
оммунальных,маркетинговыхприложенияхГИС.
Врастровыхмоделяхобъект(территория)отображаетсявпространственныеячейки,образую щиерегулярнуюсеть.Каждойячейкерастровоймоделисоответствуетодинаковыйпоразмерам,но разный по характеристикам (цвет,плотность) участок поверхности.Ячейкамоделихарактеризуетсяодним значением,являющимсясреднейхарактеристикойучасткаповерхности.Этапроцедураназываетсяп икселизацией.Растровыемоделиделятсянарегулярные,нерегулярныеивложенные(рекурсивныеил ииерархические)мозаики.Плоские регулярные мозаикибывают трех типов:квадрат(рисунок
17),треугольник(рисунок 18)ишестиугольник.
Рисунок 17 - Мозаика — квадрат
Рисунок 18 - Мозаика — треугольник
Квадратнаяформаудобнаприобработкебольшихобъемовинформации, треугольная — для создания сферических поверхностей.Вкачественерегулярныхмозаикиспользуют треугольныесетинеправильнойформы(TriangulatedIrregularNetwork — TIN)иполигоны Тиссена
(рисунок 19).Они удобны для созданияцифровых моделейотметокместностипозаданномунабору точек.
Рисунок 20 - Полигоны Тиссена
Такимобразом,векторнаямодель содержит информациюо местоположенииобъекта,арастроваяотом,чторасположеновтойилиинойточкеобъектаВекторные моделиотносятсяк бинарнымиликвазибинарным.Растровыепозволяютотображатьполутона.
Основнойобластьюиспользованиярастровыхмоделейявляетсяобработкааэрокосмических снимков.
Цифроваякартаможетбытьорганизованаввидемножестваслоев(покрытийиликартподложе к).СлоивГИСпредставляютнабор цифровых картографических моделей,построенных на основеобъединения(типизации)пространственныхобъектов,имеющихобщиефункциональныепр изнаки.СовокупностьслоевобразуетинтегрированнуюосновуграфическойчастиГИС.Примерслое винтегрированнойГИСпредставленнарисунке 21.
Рисунок 21 - Пример слоев интегрированной ГИС
Важным моментомприпроектированииГИС являетсяразмерностьмодели.Применяют двухмерныемоделикоординат(2D)итрехмерные(3D).
Двухмерныемоделииспользуютсяприпостроении карт,а трехмерные— при моделировании геологических процессов,проектированииинженерныхсооружений(плотин,водохранилищ,карьеровидр.),модел ированиипотоковгазовижидкостей.Существуютдватипатрехмерныхмоделей:псевдотрехмерные,
когдафиксируетсятретьякоординатаиистинныетрехмерные.
БольшинствосовременныхГИСосуществляеткомплекснуюобработкуинформации:
•сборпервичных данных;
•накоплениеихранениеинформации;
•различныевидымоделирования(семантическое,имитационное,геометрическое,эвристиче
ское);
•автоматизированноепроектирование;
•документационноеобеспечение. ОсновныеобластииспользованияГИС:
•электронныекарты;
•городскоехозяйство;
•государственныйземельныйкадастр;
•экология;
•дистанционноезондирование;
•экономика;
•специальныесистемывоенногоназначения.
Втаблице №1 -данакраткаяхарактеристикасовременныхотечественныхизарубежныхГИС. Таблица №1
N° |
Наименование |
Назначение |
Достоинства |
|
ГИС, фирма- |
||
п/п |
|
|
|
разработчик |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
ER Mapper (ER |
Обработка больших объемов |
Точность, печать карт, |
|
Mapping) |
фотограмметрической |
визуализация трехмерного |
|
информации, тематическое |
изображения, библиотека |
|
|
|
||
|
|
картографирование (геофизика, |
алгоритмов |
|
|
природные ресурсы, лесное |
|
|
|
хозяйство) |
|
|
|
|
|
2 |
ГеоДраф, ГеоГраф |
Построение |
Большое количество |
|
(Россия) |
картографической структуры с |
приложений, возможность |
|
многослойным отображением |
использования Borland C++, |
|
|
|
||
|
|
данных, создание электронных |
VisualBasic, Delphi |
|
|
атласов (городское хозяйство) |
|
|
|
|
|
3 |
AiGIS, Московский |
Построение цифровых моде |
Использование небольшого |
|
ГУ геодезии и |
лей рельефа с использованием |
объема вычислительных ресурсов, |
|
аэрокосмических снимков |
библиотека условных знаков |
|
|
картографии |
||
|
|
|
|
|
(Россия) |
|
|
|
|
|
|
4 |
ArcCAD, HSRI — |
Связывание карт и базы |
Использование языка |
|
институт |
данных, пространственный |
высокого интеллекта AutoLISP, |
|
анализ (инженерные и бизнес |
наличие всех стандартных |
|
|
исследования |
||
|
приложения, транспортные |
средств ГИС-технологий, |
|
|
систем |
||
|
перевозки, гражданское |
возможность обработки данных |
|
|
окружающей среды |
||
|
строительство) |
в AutoCAD и Arclnfo |
|
|
|
|
|
5 |
Arc View, HSR I |
Создание, анализ, вывод |
Поддержка реляционных |
|
|
картографических данных |
СУБД, развитая деловая графика |
|
|
(бизнес, наука, образование, |
(форма просмотра, табличная |
|
|
управление, социология, |
форма, форма диаграмм, |
|
|
демография, экология, |
создание макета), создание |
|
|
транспорт, городское |
профессионально оформленной |
|
|
хозяйство) |
картографической информации, |
|
|
|
разработка собственных |
|
|
|
приложений, взаимодействие с |
|
|
|
другими приложениями |
|
|
|
|
6 |
AtlasGIS, Strategic |
Полнофункциональная |
Легкость и гибкость |
|
Mapping INC |
информационная |
программного обеспечения, |
|
картографическая система для |
настольный вариант |
|
|
(США) |
||
|
анализа и презентаций |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N° |
Наименование |
Назначение |
Достоинства |
|
ГИС, фирма- |
||
п/п |
|
|
|
разработчик |
|
|
|
|
|
|
|
7 |
SICAD/opcn, |
Обработка |
Системный продукт для |
|
Siemens Nixdorf |
геоинформационных данных |
рабочих станций, работа со |
|
по распределенной |
стандартными СУБД INFORMIX |
|
|
(Германия) |
||
|
технологии |
и ORACLE |
|
|
|
||
8 |
Star, Star Informatic |
Интегрированная модульная |
Наличие тематических ори- |
|
|
среда, проектирование, анализ |
ентированных модулей, прило- |
|
|
и оценка сетей (канализация, |
жений для управления моделями |
|
|
водо-, эн с pro-, |
данных и построения цифровых |
|
|
теплоснабжение, связь, |
моделей |
|
|
|
|
9 |
Small Worid GIS, |
Географическая |
Полная |
|
Small Worid |
операционная система для |
мультиплатформеность (HP, |
|
моделирования |
IBM, SUN, DEC) |
|
|
Systems Ltd, |
||
|
пространственно-связанных |
|
|
|
(Великобритания) |
|
|
|
объектов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
CADdy,ZIEGLERIn |
Создание кадастровых и |
Использование объектно- |
|
formaticsGmbH |
геоинформационных систем |
ориентированной технологии, |
|
(топографическая съемка, |
развитая модульная структура, |
|
|
|
||
|
|
создание электронных |
разработка пользовательских |
|
|
топографических карт, |
приложений с использованием |
|
|
ведение банка |
Си |
|
|
топографических и |
|
|
|
географических данных, |
|
|
|
представление и визуализация |
|
|
|
различных трехмерных |
|
|
|
объектов, городское |
|
|
|
хозяйство, промышленность) |
|
|
|
|
|
11 |
MGE. Integraf MGE |
Применение технологий |
Выбор операционной среды |
САПР для задач ГИС, под- |
(MSWindows, WindowsNT, DOS, |
||
|
|
держка рабочего процесса |
UNIX), модульная структура, |
|
|
ГИС и картографии в любой |
большой набор инструментов |
|
|
отрасли |
анализа и запросов |
|
|
|
(одновременное открытие |
|
|
|
восьми видоводной модели |
|
|
|
объект), интерактивный |
|
|
|
пользовательский интерфейс |
|
|
|
|
12 |
Maplnfo |
Поиск географических объ- |
Выбор операционной среды |
|
|
ектов, работа с базами |
(MSWindows, WindowsNT, DOS, |
|
|
данных, обработка данных |
UNIX), универсальность, |
|
|
геодезических измерений, |
настольный вариант |
|
|
компьютерный дизайн и |
|
|
|
подготовка к изданию |
|
|
|
картографических документов |
|
|
|
|
|
13 |
Arclnfo |
Создание |
Сетевой и независимый |
|
|
геоинформационных систем, |
варианты использования (для |
|
|
создание и ведение |
IBMPC с ограничениями), |
|
|
земельных, лесных, |
простота в эксплуатации, набор |
|
|
геологических и других |
драйверов для выбора |
|
|
кадастров, проектирование |
мониторов, дигитайзеров, |
|
|
транспортных сетей, оценка |
плоттеров |
|
|
природных ресурсов |
|
14 |
Панорама(Россия) |
Построение и обработка |
Наличие специального |
|
|
цифровых и электронных |
интерфейса поиска объектов |
|
|
карт, ведение |
электронной карты по |
|
|
картографической и |
характеристикам базы данных, |
|
|
атрибутивной баз данных |
применение простых средств для |
|
|
|
реализации |
|
|
|
|
N° |
Наименование |
Назначение |
Достоинства |
|
ГИС, фирма- |
||
п/п |
|
|
|
разработчик |
|
|
|
|
|
|
|
15 |
ERDASImagine,ER |
Обработка аэрокосмических |
Модульная система, графи- |
снимков |
ческий интерфейс, |
||
|
DAS |
|
гипертекстовая система, |
|
|
|
|
|
|
|
простота в обучении, |
|
|
|
доступность для различных |
|
|
|
платформ |
|
|
|
|
Технологии защиты информации
Нарядуспозитивнымвлияниемнавсесторонычеловеческойдеятельностиширокоевнедрени еинформационныхтехнологиипривелокпоявлениюновых угрозбезопасности людейЭто связано с темобстоятельством,что информация,создаваемая,хранимаяиобрабатываемаясредствамивычислительнойтехники,сталао пределятьдействиябольшейчастилюдейитехническихсистем.Всвязисэтимрезковозросливозмож ностинанесенияущерба,связанные с хищением информации, так как воздействовать на любуюсистему (социальную,биологическую или техническую) сцелью ееуничтожения,сниженияэффективностифункционированияиливоровстваеересурсов(денег,това ров,оборудования)возможнотольковтомслучае,когдаизвестнаинформацияоееструктуреипринци пах функционирования.
Все виды информационных угроз можно разделить на две большиегруппы:
•отказыинарушенияработоспособностипрограммныхитехнических средств;
•преднамеренныеугрозы,заранеепланируемыезлоумышленниками длянанесениявреда.
Выделяютследующие основные группы причин сбоев и отказовв работекомпьютерных
систем
•нарушения физическойи логическойцелостности хранящихсявоперативнойивнешнейпамятиструктурданных,возникающиепопричинестаренияил ипреждевременногоизносаихносителей;
•нарушения,возникающиев рботеаппаратныхсредствиз-заих старенияилипреждевременного износа;
•нарушения физическойи логическойцелостности хранящихсявоперативнойивнешнейпамятиструктурданных,возникающиепопричиненекорректн огоиспользованиякомпьютерныхресурсов;
•нарушения,возникающиев работеаппаратных средств из-занеправильного использованияилиповреждения,в том числеиз-занеправильногоиспользованияпрограммных средств;
•не устранѐнныеошибкивпрограммныхсредствах,невыявленные в процессе отладки ииспытаний,а также оставшиеся в аппаратныхсредствах послеих разработки,
Помимоестественныхспособоввыявленияисвоевременногоустраненияуказанныхвышепр ичин,используютследующиеспециальныеспособызащитыинформацииотнарушенийработоспосо бностикомпьютерных систем:
•внесение структурной,временной,информационнойи функциональнойизбыточностикомпьютерныхресурсов;
•защитуотнекорректногоиспользованияресурсовкомпьютернойсистемы;
•выявлениеисвоевременноеустранениеошибокнаэтапахразработкипрограммно-
аппаратных средств.
Структурнаяизбыточность компьютерных ресурсов достигаетсязасчетрезервированияаппаратныхкомпонентовимашинныхносителей данных,организациизаменыотказавшихисвоевременно пополнения резервных компонентов.Структурнаяизбыточностьсоставляетоснову остальныхвидовизбыточности.
Внесениеинформационнойизбыточностивыполняетсяпутем периодическогоилипостоянного(фонового)резервированияданныхнаосновныхирезервныхносит елях.Зарезервированные данныеобеспечиваютвосстановлениеслучайноилипреднамеренноуничтоженнойи искаженной информации. Для восстановления работоспособностикомпьютернойсистемыпослепоявленияустойчивогоотказакромерезервирова нияобычных данныхследуетзаблаговременнорезервироватьисистемнуюинформацию,атакже подготавливатьпрограммныесредствавосстановления.
Функциональнаяизбыточностькомпьютерныхресурсов достигаетсядублированиемфункцийиливнесениемдополнительныхфункцийвпрограммно-
аппаратныересурсывычислительнойсистемы дляповышенияеезащищенностиот сбоевиотказов,напримерпериодическоетестированиеивосстановление,атакжесамотестированиеи самовосстановлениекомпонентовкомпьютернойсистемы.
Защита от некорректного использованияинформационных ресурсовзаключаетсявкорректномфункционированиипрограммногообеспеченияспозициииспол ьзованияресурсоввычислительной системы.Программаможет четко и своевременновыполнятьсвоифункции,нонекорректноиспользоватькомпьютерныересурсыиз-
заотсутствиявсехнеобходимыхфункций(например,изолированиеучастковоперативнойпамятидля операционнойсистемыиприкладныхпрограмм,защитасистемныхобластейнавнешнихносителях,п
оддержкацелостностиинепротиворечивости данных).
Выявлениеиустранениеошибокприразработкепрограммно-аппаратныхсредств достигаетсяпутемкачественноговыполнениябазовых стадийразработкина основе системного анализа концепции,проектированияиреализациипроекта.