Работа с моделями на примере ArcGIS

На схеме ниже показана классификация элементов модели в ModelBuilder:

 

Рис. 4 Классификация элементов модели

5. Основные операции с моделями геообработки

1. Запуск модели из ModelBuilder

Запуск модели ModelBuilder предполагает, что модель открывается для редактирования и запускается из интерфейса ModelBuilder. Есть три способа запуска моделей из ModelBuilder.

Запуск одного инструмента. Выберите один инструмент, щелкните его правой кнопкой мыши, затем нажмите кнопку «Запустить» (Run). При необходимости также запускаются более ранние процессы в цепочке. Более поздние процессы в цепочки не запускаются. Если до этого они имели состояние процесса «был выполнен» (has-been-run) их состояние меняется на «готов к выполнению» (ready-to-run).

Запуск инструментов, готовых к выполнению. Нажмите кнопку «Запустить» (Run) в меню «Модель» (Model) или запустите инструмент  на панели инструментов ModelBuilder. Запускаются все инструменты, находящиеся в состоянии «готов к выполнению» (ready-to-run).

Запуск всей модели. Щелкните «Запустить всю модель» (Run Entire Model) в меню «Модель» (Model). Запускаются все инструменты, находящиеся в состоянии «готов к выполнению» (ready-to-run).

2. Сохранение модели

Если существующая модель была открыта  для редактирования, нажмите кнопку «Сохранить» (Save).  на панели инструментов «Стандартные» (Standard), в ModelBuilder чтобы сохранить модель.

Если вы работаете с новой  моделью, которая еще не была сохранена  в наборе инструментов, сохранение модели повлечет за собой создание нового набора инструментов или выбора существующего. Чтобы сохранить новую модель, выполните следующие шаги:

1. Щелкните кнопку «Сохранить» (Save),  на панели инструментов «Стандартные» (Standard) в ModelBuilder. Вы можете только щелкнуть «Модель» (Model) в главном меню и выбрать «Сохранить» (Save).
2. Перейти к рабочей области.
3. Щелкните Новый набор инструментов (New Toolbox) в окне навигации.

Это создаст новый набор инструментов с именем по умолчанию. Вы можете также  сохранить модель в любой существующий набор инструментов.

Рис. 5 Сохранение модели.

3. Восстановление модели

Если значок нарушенной модели  отображается рядом с инструментом модели в диалоговом окне «Каталог» (Catalog) или ArcToolbox, значит, модель не может найти или использовать некоторые инструменты в модели. Наиболее часто причина этой проблемы заключается в следующем:

• Инструменту не присвоено имя, или он удален.
• Набор инструментов, содержащий инструмент, перемещен, переименован или удален.
• Изменились имена параметров для инструмента.
• Изменилось количество параметров для инструмента.
• Изменился тип данных для параметра.
• Проблемы с лицензированием инструмента.

Как правило, инструменты в модели, вызывающие проблему подобного типа, являются пользовательскими инструментами скриптов и моделей, а не системными инструментами, устанавливаемыми с ArcGIS. Пользовательские инструменты скриптов или моделей можно переименовывать, перемещать в другой набор инструмента. изменять параметры. Все это может привести к нарушению моделей, использующих такие инструменты.

Восстанавливать модели можно только в ModelBuilder. В диалоговом окне «Каталог» (Catalog) или ArcToolbox щелкните правой кнопкой мыши инструмент модели и выберите «Редактировать» (Edit).

Причина	Восстановление
Инструменты, которые больше не существуют	В ModelBuilder взгляните на инструменты  со значком нарушенного инструмента   или значком нарушенной модели . Нарушенные инструменты можно восстановить. Для этого щелкните инструмент правой кнопкой мыши и выберите команду Открыть (Open). Открывается диалоговое окно Обзор (Browse) (а не диалоговое окно инструмента), в котором можно перейти к нужному инструменту и выбрать его.
Измененные имена параметров	Если изменены имена параметров в инструменте модели или скрипта, к соответствующему инструменту не добавляется значок нарушенного инструмента. Для восстановления модели ее требуется просто сохранить. При следующем открытии модели в ModelBuilder имена переменных и параметров обновляются автоматически. Проверьте другие, описанные далее, проблемы.
Изменено количество параметров	При изменении количества параметров для инструмента значок повреждения  для инструмента не отображается. Чтобы найти такой инструмент, откройте диалоговое окно для каждого  инструмента, состояние которого отличается от готовности к выполнению.
Изменены типы данных параметров	При изменении типов данных параметров (например: строчный тип данных измена на целочисленный), значок неисправности  не отображается рядом с инструментом. Кандидатами на восстановления являются только инструменты, не готовые к запуску, поскольку эти инструменты содержат недопустимый тип данных для параметра. Один из способов определить измененные типы параметров ― посмотреть на любые отключенные переменные и определить, какие из инструментов подключены к переменной. Откройте диалоговое окно инструмента и введите новое значение параметра. Если отключенных переменных нет, найдите все параметры во всех инструментах в состоянии неготовности к запуску.
Проблемы с лицензированием	Если в модели используется нелицензированный инструмент, значок повреждения  или блокировки  для инструмента модели не отображается. Если модель запускается из диалогового окна инструмента, выдается сообщение о том, что инструмент не лицензирован. Отредактируйте модель и удалите нелицензированный инструмент со значком блокировки .

4. Создание отчетов по моделям

В отчете по модели документируется  все, что содержится в модели. Отчет  состоит из следующих разделов: «Отчет по модели», «Переменные» и «Процессы».

• «Отчет по модели» — показывает дату и время создания отчета.
• «Переменные» — содержит по разделу для каждых данных и переменной из модели, в нем также приводятся тип данных, значение и любые сообщения о переменной.
• «Процессы» — содержит по разделу на каждый процесс (инструмент и данные) из модели. Для каждого процесса указывается имя и расположение инструмента, а также таблица, в которой описывается каждый параметр, его направление (вход или выход), тип (обязательный или необязательный), тип данные и значение. Также имеется раздел, содержащий сообщения, полученные при последнем выполнении процесса. Сообщения также можно просмотреть, щелкнув правой кнопкой мыши инструмент или элемент переменной в модели и выбрав команду «Просмотреть сообщения» (View Messages).

Чтобы создать отчет по модели, выполните следующие действия:

Шаги:

1. Выберите «Модель» (Model) > «Отчет» (Report).
2. В качестве способа просмотра отчета выберите «Отчет на экране» (Report on your screen) или «Сохранить в файл» (Save it to a file).
3. Если выбрано сохранение в файл, укажите расположение, в которое будет сохранен отчет, введите имя файла и нажмите кнопку «Сохранить» (Save).

Отчеты сохраняются в файлы  формата XML. Такой файл можно просматривать  в браузере, например, Internet Explorer, как  показано на следующем рисунке:

Рис. 6 Создание отчетов по моделям

3. Интегрирующиеся модели

Инструменты моделей полностью  интегрированы в среду геообработки и могут использоваться аналогично всем инструментам системы или скриптов. Как и все другие инструменты геообработки, инструменты моделей можно запускать из диалогового окна, через скрипты Python, а также добавлять и запускать их в другой модели.

Идея добавления и запуска инструмента  одной модели в другой модели иногда называется подмоделью, вложенной моделью или моделью внутри модели. Есть две основные причины для использования такого типа иерархии моделей: упрощение крупной, сложной модели и возможность расширенного использования итераторов модели.

1. Упрощение крупной, сложной модели

Внедрение инструмента модели в другую модель позволяет разбить крупную, сложную модель на более мелкие элементы, которые более просты в управлении и повторном использовании в других моделях и скриптах. Эти подмодели также можно изменять и заново запускать без необходимости в повторном прогоне всего процесса — если возникла ошибка в одной подмодели, нужно внести исправления только в эту модель, а затем перезапустить единственную модель, а не весь процесс.

Рис. 7 Пример сложной модели

 

Показанную выше крупную модель можно разбить на четыре подмодели и одну основную модель. Более мелкие подмодели можно добавить в основную модель и подключить к окончательному процессу. Когда подмодель добавляется в другую модель, окончательный вывод подмодели будет добавлен в качестве выходной переменной.

Рис. 8. Пример разбиения на подмодели

2. Расширенное использование итераторов модели

Внедрение инструмента модели в  другую модель также обеспечивает возможность  расширенного использования итераторов модели. Когда требуется итерирование модели, особые инструменты или процессы, которые необходимо запускать многократно, нужно отделить от инструментов и процессов, запускаемых один раз для каждого рабочего потока. В этой ситуации все инструменты, которые нужно запускать многократно, следует поместить в одну модель с итератором и использовать в качестве подмодели. Инструменты, которые нужно запускать однократно, следует поместить в основную модель, вызывающую подмодель итерации.

В приведенном ниже примере продемонстрирован автоматизированный рабочий поток, объединяющий набор входных данных из базы геоданных. Инструмент «Слияние» (Merge) допускает использование нескольких классов объектов в качестве входных данных для слияния, но нельзя автоматически добавить все классы объектов из определенной рабочей области. В этом случае итератор модели «Итерировать классы объектов» (Iterate Feature Classes) можно использовать в комбинации с инструментом «Собрать значения» (Collect Values) для считывания всех классов объектов в рабочей области и объединения их в одну переменную. Поскольку эти два процесса нужно выполнять многократно (с итерациями), они будут добавлены в подмодель, а инструмент «Слияние» (Merge), который запускается только один раз, будет добавлен в основную модель и связан с выводом подмодели. Итерировать классы объектов (Iterate Feature Classes)/ «Собрать значения» (Collect Values).

Рис. 9 Автоматизированный рабочий поток

 

Ниже приведено пошаговое описание данного полного рабочего потока.

Шаги:

1. Создайте две модели: основную модель и подмодель, вложенную в основную. Добавьте инструмент «Слияние» (Merge) в основную модель, а итератор «Итерировать классы объектов» (Iterate Feature Classes) и инструмент «Собрать значения» (Collect Values) — в подмодель.
2. В подмодели настройте рабочую область, содержащую классы объектов, которые необходимо объединить, в качестве входных данных для итератора «Итерировать классы объектов» (Iterate Feature Classes). Чтобы итерировать только классы точечных объектов, задайте для параметра «Тип объектов» (Feature Type) в итераторе «Итерировать классы объектов» (Iterate Feature Classes) значение ТОЧЕЧНЫЕ (POINT).

Рис. 10 Итерация классов объектов

 

3. Свяжите выходную переменную Выходной класс объектов (Output Feature Class) итератора Итерировать классы объектов (Iterate Feature Classes) с инструментом Собрать значения (Collect Values), чтобы выполнять итерирование и сбор каждого класса точечных объектов в рабочей области.
4. Сделайте переменную входной рабочей области и вывод инструмента Собрать значения (Collect Values) параметрами модели. Задайте для переменной входной рабочей области Входной набор данных (Input Dataset) подходящее и удобное для восприятия имя.

Рис. 11 Переменная входной рабочей области

 

5. Сохраните и закройте подмодель, а затем добавьте ее в качестве процесса в основную модель.

Когда подмодель добавляется в  основную модель, параметры подмодели  автоматически добавляются в  основную модель в качестве переменных.

Рис. 12 Параметры модели в качестве переменных

 

6. Задайте выходные переменные подмодели как «Входные наборы данных» (Input Datasets) инструмента «Слияние» (Merge). Проверьте правильность пути вывода инструмента «Слияние» (Merge).
7. Переименуйте входную переменную подмодели Входной набор данных (Input Dataset) и выходную переменную Результат слияния (Merge Output) инструмента Слияние (Merge). Задайте обе переменные Входной набор данных (Input Dataset) и Результат слияния (Merge Output) в качестве параметров модели.

Рис. 13 Переименование подмодели

4. Заключение

Геоинформационные системы, несмотря на свою «молодость» уверенно и прогрессивно развиваются на благо человеку. В  данной курсовой работе на опытном примере было доказано, как с помощью моделей геообработки возможно выполнять различные необходимые и полезные операции, на примере программного обеспечения ArcGIS.

Подводя итоги, можно с уверенностью сказать, что были рассмотрены основные элементы работы с моделями геообработки, однако это далеко не предел, на который способен вышеописанный программный пакет.

 В независимости от уровня  пользования, и знания ГИС,  геообработка и работа с моделями  является важнейшей частью ежедневной  работы, в том числе и в ArcGIS.

5. Перечень используемых источников

1. Интернет.
2. Капралов Е.Г. Кошкарев А.В. Тикунов В.С. «Геоинформатика».стр. 245
3. Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н., Цветков В.Я., Москва: МАКС Пресс, 2001, 349 с.