Источники данных для гис реферат

Обновлено: 05.07.2024

Геоинформационные системы являются классом информационных систем, имеющим свои особенности. Они построены с учетом закономерностей геоинформатики и методов, применяемых в этой науки.
ГИС как интегрированные информационные системы предназначены для решения различных задач науки и производства на основе использования пространственно-локализованных данных об объектах и явлениях природы и общества. Неразрывно с ГИС связаны и геоинформационные технологии.

Содержание работы

Введение………………………………………………………………………. …. 3
1 Понятие геоинформационной системы (ГИС)………………………. 5
2 Составные части ГИС……………………………………………………..……. 7
3 Классификация ГИС…………………………………………………. …………..9
4 Функциональные подсистемы ГИС и их характеристика………………….….12
5 Области применения геоинформационных систем………………………….…14
Заключение………………………………………………………………………….17
Список использованной литературы…………………………………. ………. 19

Содержимое работы - 1 файл

Реферат.docx

1 Понятие геоинформационной системы ( ГИС)………………………. .5

4 Функциональные подсистемы ГИС и их характеристика………………….….12

5 Области применения геоинформационных систем………………………….…14

Список использованной литературы…………………………………. ………. ..19

ХХI век… Объем информации, существующий в современном мире, не может сравниться с тем, который был получен в прошлых веках. Темпы жизни стремительно растут, методы получения информации приобретают все более индустриальный характер. Для организованного хранения, поиска нужной информации, ее обработки и анализа требуются современные, основанные на компьютерных технологиях, средствах.

C каждым годом информационные потребности человека затрагивают все новые сферы его деятельности. Практически во всех современных отраслях знаний накоплен богатый опыт использования информации, получаемой из многочисленных источников.

Со временем значительная часть информации быстро меняется, и поэтому все труднее становится ее использование в традиционном бумажном виде для принятия управленческих решений, в том числе и в области Государственного земельного кадастра и управления земельными ресурсами. Быстроту получения информации и ее актуальность может гарантировать только автоматизированная система. Поэтому возникла необходимость создания автоматизированной системы, имеющей большое количество графических и тематических баз данных и соединенной с модельными расчетными функциями для преобразования данных в пространственную информацию и последующего принятия управленческих решений.

К таким системам можно отнести и многофункциональную информационную систему, предназначенную для сбора, обработки, моделирования пространственных данных, их отображения и использования при решении расчетных задач, подготовке и принятии решений. Таким образом, основная задача ГИС – формирование знаний о земном шаре, его отдельных территориях, а также обеспечение пространственными данными различных пользователей. [1]

ГИС как интегрированные информационные системы предназначены для решения различных задач науки и производства на основе использования пространственно- локализованных данных об объектах и явлениях природы и общества. Неразрывно с ГИС связаны и геоинформационные технологии.

Геоинформационные технологии можно определить как совокупность программно-технологических средств получения новых видов информации об окружающем мире. Геоинформационные технологии предназначены для повышения эффективности: процессов управления, хранения и представления информации, обработки и поддержки принятия решений. [2]

В процессе курсовой работы будут рассмотрены общие вопросы, характеризующие геоинформационные системы.

1 Понятие геоинформационной системы

В наиболее общем смысле, геоинформационные системы это инструменты для обработки пространственной информации, обычно явно привязанной к некоторой части земной поверхности, которые используются для ее управления. Это рабочее определение не является ни полным, ни точным. Как и в случае с географией, термин трудноопределим и представляет собой объединение многих предметных областей. В результате, нет общепринятого определения ГИС. Сам термин изменяется в зависимости от интеллектуальных, культурных, экономических и даже политических целей.

ГИС – цифровая модель реального пространственного объекта местности в векторной, растровой и других формах.

Функции ГИС заключаются в сборе, системной обработке, моделировании и анализе пространственных данных, их отображении и использовании при подготовке и решении управленческих решений.

ГИС предназначены для создания карт на основе получаемой информации на конкретный момент времени.

С научной точки зрения ГИС – метод моделирования и познания природных и социально- экономических систем. ГИС – это система, применяемая для исследования природных, общественных и природно-общественных объектов и явлений, которые изучают науки о Земле и смежные с ними социально-экономические науки.

В технологическом аспекте ГИС средство сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно- координационной географической информации. Таким образом, ГИС можно рассматривать как систему технологических средств, программного обеспечения и процедур, предназначенную для сбора пространственных данных, их анализа, моделирования и отображения в целях решения комплекса задач по планированию и управлению.

С производственной точки зрения ГИС – комплекс аппаратных устройств и программных продуктов, предназначенных для обеспечения управления и принятия решений, причем важнейший элемент этого комплекса – автоматические картографические системы. ГИС использует географические данные, а также непространственные данные и располагает операционными возможностями, необходимыми для пространственного их анализа. Назначение ГИС – обеспечение процесса принятия решений по оптимальному управлению ресурсами, организации функционирования транспорта и розничной торговли, использование объектов недвижности, водных, лесных и других пространственных ресурсов.

Таким образом, ГИС можно одновременно рассматривать как метод научного исследования, технологию и продукт ГИС-индустрии. [1]

2 Составные части ГИС

Работающая ГИС включает в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители и методы.

Аппаратные средства. Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров.

Программное обеспечение ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации. Ключевыми компонентами программных продуктов являются: инструменты для ввода и оперирования географической информацией; система управления базой данных (DBMS или СУБД); инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации (отображения); графический пользовательский интерфейс (GUI или ГИП) для легкого доступа к инструментам.

Данные. Это вероятно наиболее важный компонент ГИС. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе. В процессе управления пространственными данными ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных, а также может использовать СУБД, применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении данных

Исполнители. Широкое применение технологии ГИС невозможно без людей, которые работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач.

Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы.

Методы. Успешность и эффективность (в том числе экономическая) применения ГИС во многом зависит от правильно составленного плана и правил работы, которые составляются в соответствии со спецификой задач и работы каждой организации. [4]

3 Классификация ГИС

ГИС системы разрабатываются с целью решения научных и прикладных задач по мониторингу экологических ситуаций, рациональному использованию природных ресурсов, а также для инфраструктурного проектирования, городского и регионального планирования, для принятия оперативных мер в условиях чрезвычайных ситуаций др.

Множество задач, возникающих в жизни, привело к созданию различных ГИС, которые могут классифицироваться по следующим признакам:

По функциональным возможностям:

- полнофункциональные ГИС общего назначения;

- специализированные ГИС ориентированы на решение конкретной задачи в какой либо предметной области;

- информационно-справочные системы для домашнего и информационно-справочного пользования.

Функциональные возможности ГИС определяются также архитектурным принципом их построения:

- закрытые системы - не имеют возможностей расширения, они способны выполнять только тот набор функций, который однозначно определен на момент покупки.

- открытые системы отличаются легкостью приспособления, возможностями расширения, так как могут быть достроены самим пользователем при помощи специального аппарата (встроенных языков программирования).

По пространственному (территориальному) охвату:

- локальные (в том числе муниципальные).

По проблемно-тематической ориентации:

- экологические и природопользовательские;

- отраслевые (водных ресурсов, лесопользования, геологические, туризма и т.д.). [4]

Кроме того ГИС можно классифицировать по типам представления географической информации. Выделяют два типа ГИС, в которых используются разные модели представления данных (рис.1):

- ГИС на основе растровой модели представления данных. В таких ГИС цифровое представление географических объектов формируется в виде совокупности ячеек растра (пикселей) с присвоенным им значением класса объекта;

- ГИС на основе векторной модели представления данных. В этом случае цифровое представление точечных, линейных и полигональных пространственных объектов осуществляется в виде набора координатных чисел.

Следует отметить, что современные геоинформационные системы обычно работают как с векторной, так и с растровой моделями представления данных.

Рассмотрим преимущества растровой и векторной моделей.

1. Картографические проекции просты и точны, т.е. любой объект неправильной формы описывается с точностью до одной ячейки растра.

2. Непосредственное соединение в одну картину снимков дистанционного зондирования (спутниковые изображения или отсканированные аэрофотоснимки).

3. Поддерживает большое разнообразие комплексных пространственных исследований.

4. Программное обеспечение для растровых ГИС легче освоить и оно более дешевое, чем для векторных ГИС.

1. Хорошее визуальное представление географических ландшафтов.

2. Топология местности может быть детально описана, включая телекоммуникации, линии электропередач, газо- и нефтетрубопроводы, канализационную систему.

3. Превосходная графика, методы которой детально моделируют реальные объекты.

4. Отсутствие растеризации (зернистости) графических объектов при масштабировании зоны просмотра.

ГОСТ

Понятие о географических информационных системах

Географическая информационная система или геоинформационная система (ГИС) – это информационная система, которая занимается сбором, хранением, обработкой, анализом и отображением пространственных данных и связанных с ними непространственных, и обеспечивает получение на основе этих данных информации и знаний о географическом пространстве.

Более половины информации, которая используется организациями, деятельность которых связана с учетом пространственного размещения объектов, состоит из географических или пространственных данных. ГИС обеспечивает возможность принимать оптимальные управленческие решения, основываясь на анализе пространственных данных.

С помощью современных ГИС стало возможным получать качественные и количественные характеристики объектов, которые их составляют, в виде баз данных.

Классификация ГИС

С помощью ГИС можно решать научные и прикладные задачи:

мониторинга экологических ситуаций;
рационального использования природных ресурсов;
инфраструктурного проектирования;
планирования уровня города и региона;
помощь в принятии оперативных мер при чрезвычайных ситуациях др.

Таким образом, для решения подобного множества задач были разработаны различные ГИС, которые классифицируются по различным признакам.

По функциональным возможностям ГИС делятся на:

полнофункциональные;
специализированные – ориентированы на решение конкретной задачи в определенной предметной области;
информационно-справочные системы.

По архитектурному принципу построения ГИС разделяют на:

закрытые системы – без возможности расширения;
открытые системы – с возможностью расширения пользователем с помощью встроенного языка программирования.

По пространственному (территориальному) признаку:

Готовые работы на аналогичную тему

глобальные;
общенациональные;
региональные;
локальные.

По проблемно-тематическому принципу:

общегеографические;
экологические и природопользовательские;
отраслевые (водные ресурсы, лесопользование, геологические, туризм и т.д.).

Также различают векторные, растровые и комбинированные (векторно-растровые) ГИС.

Источники данных для ГИС

Картографические данные (топографические и географические карты, административно-территориальные карты, кадастровые планы и т.д.). Карты удобно использовать как базовый слой ГИС. При отсутствии цифровых данных исследуемой территории оцифровываются графические оригиналы карт.

Данные дистанционного зондирования (ДДЗ), которые все чаще используют для создания баз данных ГИС. К ним относятся данные, полученные с космических носителей. При дистанционном зондировании применяются разные технологии для получения изображений и передачи их на Землю, носители аппаратуры для съемки (космические аппараты и спутники) размещаются на разных орбитах, оснащаются различной аппаратурой. Таким образом, получаются снимки, которые отличаются различным уровнем обзора и детализации отображения объекта природной среды в различных диапазонах спектра (видимом и ближнем инфракрасном, тепловом инфракрасном и радиодиапазоне). Это способствует решению широкого спектра экологических задач с использованием ДДЗ.

Методы, используемые дистанционным зондированием: аэро- и наземная съемка, неконтактные методы (например, гидроакустическая съемка рельефа морского дна).

Материалы полевых изысканий территорий, к которым относятся материалы топографических, инженерно-геодезических изысканий, кадастровая съемка, данные геодезических измерений природных объектов, которые выполняют нивелиры, теодолиты, электронные тахеометры, GPS приемники, а также материалы исследования территорий геоботаническими и другими методами, например, исследование перемещения животных, анализ почв и др.

Статистические данные – материалы государственных статистических служб различных отраслей народного хозяйства, стационарных измерительных постов наблюдений (гидрологических и метеорологических данных, сведений о загрязнении окружающей среды и т. д.).

Литературные данные, к которым относятся материалы справочных изданий, книг, монографий и статей, содержащих различную информацию об отдельных типах географических объектов.

Геоинформационные системы (ГИС) - это автоматизированные системы, функциями которых являются сбор, хранение, интеграция, анализ и графическая интерпретация пространственно-временных данных, а также связанной с ними атрибутивной информации о представленных в ГИС объектах.

ГИС появились в 1960 гг при появлении технологий обработки информации в СУБД и визуализации графических данных в САПР, автоматизированного производства карт, управления сетями.

Назначение ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), такими как инвентаризация ресурсов, управление и планирование, поддержка принятия решений.

Этапы создания ГИС:

предпроектные исследования, в тч изучение требований пользователя и функциональные возможности используемого ПО,

технико-экономическое обоснование (ТЭО)

системное проектирование ГИС, включая стадию пилот-проекта, разработку ГИС;

тестирование ГИС на небольшом территориальном фрагменте или тестовом участке или создание опытного образца,

эксплуатация и обслуживание ГИС.

Источники данных для создания ГИС:

базовый слой - картографические материалы (топографические и общегеографические карты, карты административно-территориального деления, кадастровые планы и тд), используемые в виде геодезической системы координат и плоских прямоугольных координат картографических проекций исходных материалов, геодезических координат и проекций создаваемых базовых карт, на основе которых осуществляется построение цифровых моделей в ГИС и практически реализуются все их задачи.

данные дистанционного зондирования (ДДЗ): в тч, получаемые с космических аппаратов и спутников материалы, Изображения получают и передают на Землю с носителей съемочной аппаратуры, размещенных на разных орбитах. Полученные снимки отличаются разным уровнем обзорности и детальности отображения объектов природной среды в нескольких диапазонах спектра (видимый и ближний инфракрасный, тепловой инфракрасный и радиодиапазон), что позволяет решать широкий спектр экологических задач. К методам дистанционного зондирования относятся также аэро- и наземные съемки, и другие неконтактные методы, например гидроакустические съемки рельефа морского дна. Материалы таких съемок обеспечивают получение как количественной, так и качественной информации о различных объектах природной среды;

результаты геодезических измерений на местности, выполняемые нивелирами, теодолитами, электронными тахеометрами, GPS приемниками и др;

данные государственных статистических служб по самым разным отраслям народного хозяйства, а также данные стационарных измерительных постов наблюдений (гидрологические и метеорологические данные, сведения о загрязнении окружающей среды и пр).

литературные данные (справочные издания, книги, монографии и статьи, содержащие разнообразные сведения по отдельным типам географических объектов). В ГИС редко используется только один вид данных, чаще всего это сочетание разнообразных данных на какую-либо территорию.

Эффективное использование ГИС для решения разнообразных пространственно-локализованных задач требует от пользователя достаточного объема знаний о геодезических системах координат, картографических проекциях и других элементах математической основы карт ГИС, знаний о методах получения по карте различной информации, математических и других методов использования этой информации для решения пространственно-локализованных задач ГИС.

Научные, технические, технологические и прикладные аспекты проектирования, создания и использования ГИС изучаются геоинформатикой.

Данные, собираемые в геоинформатике, выделяют в особый класс данных, называемых геоданными.

Геоданные - данные о предметах, формах территории и инфраструктурах на поверхности Земли, причем как существенный элемент в них должны присутствовать пространственные отношения.

Геоданные описывают объекты через их положение в пространстве непосредственно (например, координатами) или косвенно (например, связями).

В целом следует выделить следующие технологии сбора данных в геоинформатике:

воздушная съемка, которая включает аэросъемку, съемку с мининосителей;

глобальная система позиционирования (GPS);

космическая съемка, которая является одним из важнейших источников данных для ГИС при проведении природоресурсных исследований, экологического мониторинга, оценки сельскохозяйственных и лесных угодий и т. д.;

карты или картографическая информация, которая является основой построения цифровых моделей ГИС;

данные, поступающие через всемирную сеть Internet;

наземная фотограмметрическая съемка служит источником информации для ГИС при анализе городских ситуаций, экологического мониторинга за деформацией и осадками;

цифровая фотограмметрическая съемка основана на использовании цифровых фотограмметрических камер, которые позволяют выводить информацию в цифровом виде непосредственно на компьютер;

видеосъемка, как источник данных для ГИС, используется в основном для целей мониторинга;

документы, включая архивные таблицы и каталоги координат, служат основным источником данных для ввода в ГИС так называемой предметной или тематической информации, к которой относятся экономические, статистические, социологические и другие виды данных;

геодезические методы (автоматизированные и не автоматизированные) используются для уточнения координатных данных,

источником данных для ГИС являются также результаты обработки в других ГИС;

фотографии, рисунки, чертежи, схемы, видеоизображения и звуки;

статистические таблицы и текстовые описания, технические данные;

почтовые адреса, телефонные книги и справочники;

геодезические, экологические и любые другие сведения.

ГИС используют для решения научных и прикладных задач инфраструктурного проектирования, городского и регионального планирования, рационального использования природных ресурсов, мониторинга экологических ситуаций, принятия оперативных мер в условиях ЧС и тд.

ГИС классифицируются по следующим признакам:

1. По функциональным возможностям:

полнофункциональные ГИС общего назначения;

специализированные ГИС, ориентированные на решение конкретной задачи в какой либо предметной области;

информационно-справочные системы для домашнего и информационно-справочного пользования. Функциональные возможности ГИС определяются также архитектурным принципом их построения:

закрытые системы не имеют возможностей расширения, они способны выполнять только тот набор функций, который однозначно определен на момент покупки; - открытые системы отличаются легкостью приспособления, возможностями расширения, так как могут быть достроены самим пользователем при помощи специального аппарата (встроенных языков программирования).

2.По пространственному (территориальному) охвату ГИС подразделяются на глобальные (планетарные), общенациональные, региональные, локальные (в том числе муниципальные).

3.По проблемно-тематической ориентации - общегеографические, экологические и природопользовательские, отраслевые (водных ресурсов, лесопользования, геологические, туризма и т. д.).

4.По способу организации географических данных - векторные, растровые, векторно-растровые ГИС.

Структура ГИС включает комплекс технических средств (КТС) и программное обеспечение (ПО), информационное обеспечение (ИО).

КТС - это комплекс аппаратных средств, в тч, рабочая станция (персональный компьютер), устройства ввода-вывода информации, устройства обработки и хранения данных, средства телекоммуникации.

Рабочая станция используется для управления работой ГИС и выполнения процессов обработки данных, основанных на вычислительных и логических операциях.

Ввод данных реализуется с помощью разных технических средств и методов: непосредственно с клавиатуры, с помощью дигитайзера или сканера, через внешние компьютерные системы. Пространственные данные могут быть получены с электронных геодезических приборов, с помощью дигитайзера или сканера, либо с использованием фотограмметрических приборов.

Устройства для обработки и хранения данных интегрированы в системном блоке компьютера, включающем в себя центральный процессор, оперативную память, запоминающие устройства (жесткие диски, переносные магнитные и оптические носители информации, карты памяти, флеш-накопители и др.). Устройства вывода данных - монитор, графопостроитель, плоттер, принтер, с помощью которых обеспечивается наглядное представление результатов обработки пространственно-временных данных.

ПО - обеспечивает реализацию функциональных возможностей ГИС. Оно подразделяется на базовое и прикладное ПО.

Базовое ПО включает операционные системы (ОС), программные среды, сетевое программное обеспечение, системы управления базами данных, и модули управления средствами ввода и вывода данных, систему визуализации данных и модули для выполнения пространственного анализа.

Прикладное ПО -программные средства, предназначенные для решения специализированных задач в конкретной предметной области. Они реализуются в виде отдельных модулей (приложений) и утилит (вспомогательных средств).

ИО - совокупность массивов информации, систем кодирования и классификации информации.

Особенность хранения пространственных данных в ГИС - их разделение на слои.

Многослойная организация электронной карты, при наличии гибкого механизма управления слоями, позволяет объединить и отобразить гораздо большее количество информации, чем на обычной карте.

Информация, представленная в виде отдельных слоев, и их совместный анализ в разных комбинациях позволяет получать дополнительную информацию в виде производных слоев с их картографическим отображением (в виде изолинейных карт, совмещенных карт различных показателей и тд).

ГИС-технология объединяет разрозненные данные в единый вид, что упрощает принятие управленческих решений информационного обеспечения на различных уровнях планирования и получать, анализировать и принимать решения в науке, управлении хозяйствовании.

Рынок ГИС, отличающихся по функциональным возможностям, требованиям к КТС, ПО и ИО, довольно развит.

ПО - это одна из немногих отраслей, где РФ на равных конкурирует с Западом.

ГЕОИНФОРМАТИКА И ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ: ИСТОРИЯ ИХ РАЗВИТИЯ И СПОСОБЫ ПРИМЕНЕНИЯ

1 Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Веселовская средняя общеобразовательная школа №2

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

СОДЕРЖАНИЕ

Глава 1. Геоинформационная система (ГИС): понятие, программы. Из истории развития геоинформатики и ГИС

1.1. Понятие о геоинформационной системе (ГИС)

1.2. Программное обеспечение ГИС

1.3. Из истории развития геоинформатики и ГИС

Глава 2. Применение и связь ГИС с другими научными дисциплинами и технологиями

2.1. Применение ГИС

2.2. Связь ГИС с другими научными дисциплинами и технологиями

Работа выполнена при поддержке: профессора кафедры Кадастра и мониторинга земель НИМИ ДГАУ Ткачевой О.А.;

учителя информатики и географии МБОУ ВСОШ №2 Лямкиной Н.В.

Введение

География является связующим звеном информации, получаемой из многочисленных источников. Прежде всего, это различные типы карт: планы застроек, топографические и разнообразные тематические карты. Кроме того, данные могут поставляться с аэро- и космических снимков, они поступают из файлов на магнитных дисках, из отчетов и компьютерных систем, из результатов полевых измерений.

Значительная часть географических данных быстро меняется с течением времени и поэтому иногда неприемлемым становится использование бумажных карт: быстроту получения информации и ее актуальность может гарантировать только автоматизированная система. Первыми попытками применения автоматизации в географии стали банки географической информации. Однако с течением времени накапливался опыт сбора, хранения и управления данными, нарабатывались библиотеки программ, решающих стандартные задачи. Современная географическая информационная система (ГИС) представляет собой автоматизированную систему, имеющую большое количество графических и тематических баз данных, соединенную с модельными и расчетными функциями для манипулирования ими и преобразования в пространственную картографическую информацию для принятия на ее основе разнообразных решений и осуществления контроля.

Геоинформационные системы сочетают в себе хорошо отработанные технологии реляционных СУБД и компьютерную графику высокого класса в целях управления информацией, описывающей земную поверхность либо относящейся к ней. ГИС позволяют обрабатывать разнообразные типы данных об объектах либо характеристиках земной поверхности — координаты, формы, связки (пространственная информация), описательные сведения и цифры (непространственная информация). Все многообразие данных интегрируется в единую логичную модель. После этого интерактивные, базирующиеся на графике инструменты обеспечивают управление данными, их корректировку, создание запросов, анализ и вывод результатов, то есть все необходимое для ведения и понимания географической и связанной с ней информации.

XXI век называют веком компьютеризации (информатизации) всей сферы жизнедеятельности человека: управления, образования, здравоохранения, сельского хозяйства и многих других сфер. Одним из бурно развивающих направлений компьютеризации является использование геоинформационной системы.

Геоинформационная система (ГИС) в настоящее время внедряется во все сферы жизни человека, в том числе и в муниципальное управление, где она нашла разнообразные формы применения, речь о которой пойдет на данном реферате.

Объект исследования: геоинформационная система.

Предмет использования: использование ГИС в различных сферах деятельности человека.

Цель исследования: ознакомление с геоинформационной системой, изучение использования ГИС, выявление связи ГИС с другими научными дисциплинами и технологиями

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

изучить научную литературу по данной проблематике;

проанализировать ГИС-технологии и программы;

выявить основные направления использования ГИС;

обобщить полученные данные.

Глава 1. Геоинформационная система (ГИС): понятие, программы

Понятие о Геоинформационной системе (ГИС)

Геоинформационная система (ГИС) – это программно-аппаратный комплекс, решающий совокупность задач по хранению, отображению, обновлению и анализу пространственной и атрибутивной информации по объектам территории. Одна из основных функций ГИС – создание и использование компьютерных (электронных) карт, атласов и других картографических произведений (Берлянт, 2001). Основой любой информационной системы служат данные. Данные в ГИС подразделяются на пространственные, семантические и метаданные.

Пространственные данные – данные, описывающие местоположение объекта в пространстве. Например, координаты угловых точек здания, представленные в местной или любой другой системе координат. Семантические (атрибутивные) данные – данные о свойствах объекта. Например, адрес, кадастровый номер, этажность и прочие характеристики здания.

Метаданные – данные о данных. Например, информация о том, кем, когда и с использованием какого исходного материала, в систему было внесено здание (Томилин, 2007).

ГИС охватывает все пространственные уровни - глобальный, региональный, национальный, локальный, муниципальный - интегрируя самую разнообразную информацию о нашей планете: картографическую, данные дистанционного зондирования, статистику и переписи, кадастровые сведения, гидрометеорологические данные, материалы полевых экспедиционных наблюдений, результаты бурения и подводного зондирования и т.п. В создании ГИС участвуют международные ассоциации (ООН, ЮНЕП, ФАО и др.), крупнейшие государственные учреждения, министерства и ведомства, картографические, геологические и земельные службы, статистические управления, частные фирмы, научно-исследовательские институты и университеты. На разработку ГИС ассигнуются значительные финансовые средства, в деле участвуют целые отрасли промышленности, создается разветвленная геоинформационная инфраструктура, сопряженная с телекоммуникационными сетями.

ГИС предназначены для решения научных и прикладных задач инвентаризации, анализа, оценки, прогноза и управления окружающей средой и территориальной организацией общества.

При создании разветвленной ГИС-инфраструктуры к этим центрам предполагается привязать местные и отраслевые ГИС разной проблемной ориентации, а также центры сбора и обработки аэрокосмической информации. В сеть ГИС обязательно должны быть включены научные и научно-производственные банки и базы тематических данных, существующих в институтах Академии наук, вузах, отраслевых учреждениях и ведомствах.

Основу ГИС составляют автоматизированные картографические системы, а главными источниками информации служат различные геоизображения.

Геоинформатика изучает принципы, технику и технологию получения, накопления, передачи, обработки и представления данных и как средство получения на их основе новой информации и знаний о пространственно-временных явлениях.

Сегодня геоинформатика предстает в виде системы, охватывающей науку, технику и производство. Геоинформатика - научная дисциплина, изучающая природные и социально-экономические геосистемы (их структуру, связи, динамику, функционирование в пространстве и времени) посредством компьютерного моделирования на основе баз данных, и географических знаний. С другой стороны, геоинформатика - это технология (ГИС-технология) сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно - координированной информации, имеющая целью решения задач инвентаризации, оптимизации, управления геосистемами. Наконец, геоинформатика, как производство - это изготовление программных и аппаратных средств, включая создания баз данных, систем управления, стандартных, коммерческих ГИС различного целевого назначения и проблемной ориентации.

Сфера деятельности геоинформатики связана с картографией и дистанционным зондированием, а также затрагивает фотограмметрию, топографию. Геоинформатика располагается в одном ряду с методами (математическими, картографическими, дистанционного зондирования и др.) и связывается с науками о земле геологией, почвоведением, лесоведением, географией, экономикой, биологией и т.д.

Взаимосвязи картографии и геоинформатики проявляются в следующих аспектах:

тематические и картографические карты - главный источник пространственно-временной информации.

системы географических и прямоугольных координат и картографическая разграфка, служат основой для координатной привязки (географической локализации) всей информации, поступающей и хранящейся в ГИС.

карты - основное средство географической интерпретации и организации данных дистанционного зондирования и другой используемой в ГИС информации (статистической, аналитической и т.п.)

картографический анализ - один из наиболее эффективных способов выявления географических закономерностей, связей, зависимостей при формировании баз знаний, входящих в ГИС.

математико-картографической и компьютерное - картографическое моделирование - главное средство преобразования информации в процессе принятия решений, управления проведения экспертиз, составление прогнозов развития геосистем и т.п.

картографическое изображение - целесообразная форма представления информации потребителям.

Ближайшее окружение геоинформатики и ГИС образуют:

Картография - наука о картах как особом способе изображения действительности, их

создании и использовании.

Дистанционное зондирование - неконтактная съёмка данных с летательных воздушных и космических аппаратов, судов и подводных лодок, наземных фототеодолитных станций.

1.2. Программное обеспечение ГИС

Чем шире становится область применений ГИС, тем сильнее ощущается “однобокость” существующих ГИС. Хотя в настоящее время на рынке имеется большое число программных пакетов ГИС, но почти все они являются симбиозом чисто картографических систем с графическими средствами и методами моделирования САПР. Из отечественных ГИС можно назвать систему пакетов GeoDraw, GeoGraph, дополняемую системой Геоконструктор. Из зарубежных систем наиболее известными являются ArcCAD, ArcViev, AtlasGIS, WinGIS, SICAD/open, MapInfo, ArcInfo и др. Имея достаточно развитые средства унификации, преобразования и хранения входной информации, графического моделирования и визуализации, все они характеризуются явно недостаточными средствами анализа имеющейся информации и поддержки принятия решений. Таким образом, для эффективного использования ГИС-технологий в перечисленных выше новых практических приложениях интеллектуальность современных ГИС явно недостаточна. Фактически они способны лишь в удобной и наглядной форме отображать заложенную в них координатно-привязанную информацию и выполнять расчеты некоторых количественных характеристик отображаемых объектов, чего явно недостаточно для поддержки принятия управленческих решений.

Виды архитектуры ГИС:

Закрытые системы не имеют возможностей расширения, у них отсутствуют встроенные языки, не предусмотрено написание приложений. В случае даже незначительного изменения задачи, такая система оказывается неспособной её решить. Имеют низкие цены и короткий жизненный цикл. Предъявляют очень скромные требования к ПК. - Системы для домашнего и информационно-справочного использования.

Открытые системы открыты для пользователя, т.е. обладают лёгкостью приспособления, расширения, изменения, возможностью адаптации к новым форматам, изменившимся данным, связью между существующими приложениями. Обычно имеют от 70 до 90% встроенных функций и на 10-30% могут быть достроены самим пользователем при помощи специального аппарата создания приложений. Открытые системы обычно дороги первоначально, но имеют большой жизненный цикл.

Типы программного обеспечения

Основные прародители современных ГИС

CAD: 1) Computer-AidedDesign- система автоматизированного

2) Computer-AidedDrafting- система автоматизированного черчения CAD-системы - это системы для автоматизированного проектирования с использованием средств машинной графики. CAD работают с техническими чертежами, их применяют в различных областях промышленности.

CAD-системы могут быть ориентированы и на рабочие станции, и на персональные компьютеры.

CAD-системы предыдущих поколений были малопригодны для решения задач, стоящих перед ГИС. Во-первых, они неспособны обеспечить работу с картой, поскольку пользуются условной декартовой системой координат и манипулируют только с геометрическими объектами: кругами, эллипсами, цилиндрами, кубами и т.п., а не с реальными объектами. Во-вторых, у них в описании объектов отсутствует тематическая часть, без которой практически невозможно решение задач анализа.

В последних версиях CAD-систем так же как и в ГИС появились базы данных.

AM - Automated Mapping Management - система автоматизированной картографии.

АМ-системы - программные продукты, специально предназначенные для профессионального производства карт. Они позволяют создавать качественные стандартные карты типа морских навигационных, геологических или топографических, где все элементы содержания известны заранее.

АМ-системы в основном базируются на рабочих станциях, хотя встречаются и настольные системы для ПК.

АМ-системы не предназначены для управления данными и практически лишены средств анализа и возможностей моделирования.

В последнее время происходит сближение АМ-систем и ГИС. AM снабжаются средствами ГИС-анализа и возможностями обмена данными с ГИС.

FM - AutomatedFacilitiesManagement - система управления сетями инженерных коммуникаций:

FM-системы - системы управления сетями (водопровод, трубопровод, энергетические и телефонные сети и т.д.), т.е. пространственно распределенными объектами, с каждым из которых связана существенная содержательная информация. В этом много общего между ГИС и FM-системами.

Для решения большинства задач сетевого управления не важно действительное положение объектов в пространстве. В этом много общего между CAD-системами и FM-системами.

В последнее время происходит расширение функций FM-систем функциями управления сетевыми объектами, задачами проектирования и эксплуатации. Возникла необходимость точной координатной привязки сетей и совместного использования этой информации с другой пространственной информацией о расположении реальных объектов (сетей, зданий и сооружений, природных объектов и т.п.).

В 90-е годы XX века - AM/TM/G1

Системы мелкомасштабного пространственного анализа:

Системы мелкомасштабного пространственного анализа связаны прежде всего с задачами природопользования, а также территориального планирования и управления.

Одним из первых разработчиков ГИС был Институт Исследований Систем Окружающей Среды (ESRI) в США.

В России такого рода системы также появились впервые в организациях геологического и географического профиля. (Фирма Ланэко, ЦГИ ИГ РАН, географический факультет МгУ).

Информационно-картографическая аналитическая система DataGraf (Институт охраны природы).

СУБД - Системы управления базами данных

База данных (БД) - организованный набор взаимосвязанных файлов.

СУБД предназначены для манипулирования текстовыми, графическими и числовыми данными с помощью персонального компьютера или рабочих станций.

СУБД выполняют функции формирования наборов данных, поиска, сортировки и корректировки данных.

СУБД позволяют работать с данными путем реализации ограниченного числа часто используемых функций и определения последовательности их выполнения.

Классификация современных ГИС-программ по функциональным возможностям:

Базовые программные средства универсальные специализированные

Модули приложения (решение специализированных задач)

Вспомогательные средства, или утилиты (выполнение отдельных операций)

Фирмы-разработчики создают семейства программных продуктов для решения различных по направлениям и объёму задач, реализации различных групп функций (ГИС-вьюеры, Настольные, Серверные, Интернет-серверы, Интернет-вьюеры, Мобильные ГИС и т.д.)

Читайте также: