Геоінформаційна система складається з. Геоінформаційні системи (ГІС). За способом організації географічних даних

ГІС (ДубльГИС Барнаул)

Однозначне коротке визначення цього явища дати досить складно. Географічна інформаційна система (ГІС) - це можливість нового погляду на навколишній світ. Якщо обійтися без узагальнень і образів, то ГІС - це сучасна комп'ютерна технологія для картування та аналізу об'єктів реального світу, також подій, що відбуваються на нашій планеті. Ця технологія об'єднує традиційні операції роботи з базами даних, такими як запит і статистичний аналіз, з перевагами повноцінної візуалізації і географічного (просторового) аналізу, які надає карта. Ці можливості відрізняють ГІС від інших інформаційних систем і забезпечують унікальні можливості для її застосування в широкому спектрі завдань, пов'язаних з аналізом і прогнозом явищ і подій навколишнього світу, з осмисленням і виділенням головних факторів і причин, а також їх можливих наслідків, з плануванням стратегічних рішень і поточних наслідків дій, що робляться. Створення карт і географічний аналіз не є чимось абсолютно новим. Однак технологія ГІС надає новий, більш відповідний сучасності, більш ефективний, зручний і швидкий підхід до аналізу проблем і вирішення завдань, що стоять перед людством в цілому, і конкретною організацією або групою людей, зокрема. Вона автоматизує процедуру аналізу і прогнозу. До початку застосування ГІС лише деякі володіли мистецтвом узагальнення і повноцінного аналізу географічної інформації з метою обґрунтованого прийняття оптимальних рішень, заснованих на сучасних підходах і засобах. В даний час ГІС - це багатомільйонна індустрія, в яку залучені сотні тисяч людей у \u200b\u200bвсьому світі. ГІС вивчають в школах, коледжах і університетах. Цю технологію застосовують практично в усіх сферах людської діяльності - будь то аналіз таких глобальних проблем як перенаселення, забруднення території, скорочення лісових угідь, природні катастрофи, так і рішення приватних завдань, таких як пошук найкращого маршруту між пунктами, підбір оптимального розташування нового офісу, пошук будинки на його адресу, прокладка трубопроводу на місцевості, різні муніципальні завдання. За територіальним охопленням розрізняють глобальні ГІС (global GIS), субконтинентальним ГІС, національні ГІС, часто мають статус державних, регіональні ГІС (regional GIS), субрегіональні ГІС і локальні, або місцеві ГІС (local GIS).

ГІС розрізняються предметною областю інформаційного моделювання, наприклад, міські ГІС, або муніципальні ГІС, МГІС (urban GIS), природоохоронні ГІС (environmental GIS) і т. П .; серед них особливе найменування, як особливо широко поширені, отримали земельні інформаційні системи. Проблемна орієнтація ГІС визначається розв'язуються в ній завданнями (науковими та прикладними), серед них інвентаризація ресурсів (в тому числі кадастр), аналіз, оцінка, моніторинг, управління і планування, підтримка прийняття рішень. Інтегровані ГІС, ІГІС (integrated GIS, IGIS) поєднують функціональні можливості ГІС і систем цифрової обробки зображень (даних дистанційного зондування) в єдиному інтегрованому середовищі.

Полімасштабние, або масштабно-незалежні ГІС (multiscale GIS) засновані на множинних, або полімасштабних уявленнях просторових об'єктів (multiple representation, multiscale representation), забезпечуючи графічне або картографічне відтворення даних на будь-якому з обраних рівнів масштабного ряду на основі єдиного набору даних з найбільшим просторовим дозволом . Просторово-часові ГІС (spatio-temporal GIS) оперують просторово-часовими даними. Реалізація геоінформаційних проектів (GIS project), створення ГІС в широкому сенсі слова, включає етапи: передпроектних досліджень (feasibility study), в тому числі вивчення вимог користувача (user requirements) та функціональних можливостей використовуваних програмних засобів ГІС, техніко-економічне обґрунтування, оцінку співвідношення «витрати / прибуток» (costs / benefits); системне проектування ГІС (GIS designing), включаючи стадію пілот-проекту (pilot-project), розробку ГІС (GIS development); її тестування на невеликому територіальному фрагменті, або тестовій ділянці (test area), прототипування, або створення дослідного зразка, або прототипу (prototype); впровадження ГІС (GIS implementation); експлуатацію та використання. Наукові, технічні, технологічні та прикладні аспекти проектування, створення і використання ГІС вивчаються геоінформатики.

Історія ГІС

Початковий період (пізні 1950-- ранні 1970-ті рр.)

Дослідження принципових можливостей, прикордонних областей знань і технологій, напрацювання емпіричного досвіду, перші великі проекти і теоретичні роботи.

Поява електронних обчислювальних машин (ЕОМ) в 50-х роках.
Поява ціфрователей, плотерів, графічних дисплеїв і інших периферійних пристроїв в 60-х.
Створення програмних алгоритмів і процедур графічного відображення інформації на дисплеях і за допомогою плоттерів.
Створення формальних методів просторового аналізу.
Створення програмних засобів управління базами даних.

Період державних ініціатив (поч. 1970-- поч. 1980-рр.)

Державна підтримка ГІС стимулювала розвиток експериментальних робіт в області ГІС, заснованих на використанні баз даних по вуличним мереж:

Автоматизовані системи навігації.
Системи вивезення міських відходів і сміття.
РУХ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ У надзвичайних ситуаціях і т. Д.

Період комерційного розвитку (ранні 1980-ті - теперішній час)

Широкий ринок різноманітних програмних засобів, розвиток настільних ГІС, розширення сфери їх застосування за рахунок інтеграції з базами непросторових даних, поява мережевих додатків, поява значного числа непрофесійних користувачів, системи, що підтримують індивідуальні набори даних на окремих комп'ютерах, відкривають шлях системам, які підтримують корпоративні та розподілені бази геоданих.

Призначений для користувача період (пізні 1980-- теперішній час)

Підвищена конкуренція серед комерційних виробників геоінформаційних технологій послуг дає переваги користувачам ГІС, доступність і «відкритість» програмних засобів дозволяє використовувати і навіть модифікувати програми, поява користувальницьких «клубів», телеконференцій, територіально роз'єднаних, але пов'язаних єдиною тематикою користувальницьких груп, зросла потреба в годинних, початок формування світової геоінформаційної інфраструктури.

Принцип роботи ГІС

ГІС зберігає інформацію про реальний світ у вигляді набору тематичних шарів, які об'єднані на основі географічного положення. Цей простий, але дуже гнучкий підхід довів свою цінність при вирішенні різноманітних реальних завдань: для відстеження пересування транспортних засобів і матеріалів, детального відображення реальної обстановки і планованих заходів, моделювання глобальної циркуляції атмосфери. Будь-яка географічна інформація містить відомості про просторове положення, будь то прив'язка до географічних або іншим координатам, або посилання на адресу, поштовий індекс, виборчий округ або округ перепису населення, ідентифікатор земельної або лісової ділянки, назва дороги і т.п. При використанні подібних посилань для автоматичного визначення місця розташування або місць розташування об'єкта (об'єктів) застосовується процедура, яка називається геокодування. З її допомогою можна швидко визначити і подивитися на карті де знаходиться цікавить вас об'єкт або явище, такі як будинок, в якому проживає ваш знайомий або знаходиться потрібна вам організація, де стався землетрус або повінь, за яким маршрутом простіше і швидше дістатися до потрібного вам пункту або вдома.

Векторна і растрова моделі

ГІС може працювати з двома істотно відрізняються типами даних - векторними і растровими. У векторній моделі інформація про точках, лініях і полігонах кодується і зберігається у вигляді набору координат X, Y. Місцезнаходження точки (точкового об'єкта), наприклад свердловини, описується парою координат (X, Y). Лінійні об'єкти, такі як дороги, річки або трубопроводи, зберігаються як набори координат X, Y. Полігональні об'єкти, типу річкових водозборів, земельних ділянок або областей обслуговування, зберігаються у вигляді замкнутого набору координат. Векторна модель особливо зручна для опису дискретних об'єктів і менше підходить для опису безупинно мінливих властивостей, таких як типи грунтів або вільні місця у об'єктах. Растрова модель оптимальна для роботи з безперервними властивостями. Растрове зображення являє собою набір значень для окремих елементарних складових (осередків), воно подібно відсканованої карті або зображенні. Обидві моделі мають свої переваги і недоліки. Сучасні ГІС можуть працювати як з векторними, так і з растровими моделями.

шари ГІС

Вся картографічна інформація в ГІС організована у вигляді шарів. Шари, це найперший рівень абстракції в ГІС. Працюючи з ГІС, ми зобов'язані розділити існуючі у нас дані на шари. Кожен шар містить об'єкти певного виду, об'єднані спільними характеристиками. Працюючи в ГІС, ми можемо підключати та відключати цікавлять нас шари, або міняти порядок їх відображення. Шари бувають наступних типів:

точкові

Точкові шари містять об'єкти, які можна абстрагувати до точки, наприклад свердловини або міста. Заради ясності розуміння навіть місто можна уявити точкою.

лінійні

Ці об'єкти можна абстрагувати до ламаної або гладкою лінії, наприклад річки, дороги, або трубопроводи.

Полігональні або майданні

Об'єкти цього типу подаються як знаходяться в межах деякого полігону, наприклад ліцензійні ділянки.

Майданні об'єкти можуть складатися з декількох контурів. Це необхідно якщо у Вас можуть запитати полігон з діркою всередині. На малюнку представлений приклад звичайного полігону та полігону, що складається з двох контурів.

Остання точка полігону завжди повинна збігатися з першою точкою. Правильно це чи ні, але так уже повелося в геоінформаційних системах. Таким чином, полігон не може мати менше чотирьох точок. Якщо полігон має нульову площу, тобто вироджується, то його необхідно видалити. Полігон також не повинен мати самоперетинів. Подібні недоліки пізніше можуть привести до серйозних помилок в розрахунках, і тому їх слід уникати.

зображення

Растрові графічні зображення, прив'язані до географічних координат, наприклад космознімки або відсканована карти.

сіткові моделі

Це структурні карти і карти параметрів. Спочатку такі моделі ґрунтувалися на прямокутній сітці, де в вузлах сітки вказано значення Z (параметра).

Тепер будова подібних моделей найчастіше більш складне, але за традицією їх продовжують називати сітками або грід. Сучасні гріди можуть містити розломи, області уточнення або бути засновані на сплайнах. Сенс сіткових моделей залишається тим самим: безперервне подання параметра на певній площі.

Сітка сплайнів відрізняється від звичайної сітки тим, що її поверхня є ідеально гладкою, що більш природно для большості моделей. Сітки з розломами містять додаткові сегменти для моделювання рівного розриву. На звичайній гратчастої моделі розрив виходить ступінчастим. Сіткові моделі, також називають картами в изолиниях.

Спеціальні види шарів

Ці п'ять типів шарів стандартні для будь-якої професійної ГІС, але крім них можуть існувати й інші, спеціальні типи даних, зумовлені сферою застосування даної системи. Наприклад, це можуть бути розломи (для моделювання сіток з розломами), растрові карти (для подання дуже великих растрових зображень), 3D моделі (для тривимірних моделей пластів).

Таблиці даних ГІС

Точки лінії і полігони мають таблиці аттрібутівних даних для своїх об'єктів.

Кожному об'єкту на карті відповідає рядок в таблиці даних. Використовуючи таблицю даних можна знаходити і сортувати об'єкти, виділяти їх на карті по аттрибута або дивитися атрибути виділених об'єктів. Атрибутивна таблиця дозволяє шукати об'єкти, сортувати їх, виділяти за умовами, групувати, створювати фільтри, проводити обчислення. Таблиця аттрибутов перетворює ГІС в базу даних, в якій ви можете проводити аналіз даних або управління даними за допомогою розвинених інструментів ГІС. Без таблиць атрибутів геоінформаційні системи не мали б сенсу, а карти в них не були б картами, а були просто малюнками, як малюнки в CorelDraw або Paint.

Точки в складі ліній і полігонів також мають свої аттрібутівние таблиці. Так, наприклад, сейсмопрофілі можна завантажити разом з даними по отпікірованним горизонтів і використовувати їх для побудови карт в изолиниях. Таблиця даних підтримує поняття виділених об'єктів, такі рядки в таблиці позначені іншим кольором. Виділені об'єкти також, трохи інакше відображаються і на карті. Виділення об'єктів дуже часто використовується при аналізі даних. Виділяти об'єкти можна як в таблиці, так і на карті, а також за заданими умовами.

формування шарів

Дуже важливою темою є правильне формування структури шарів. Корисність будь-якої бази даних, і ГІС в тому числі, сильно залежить від правильної структури даних. Навіть можна сформулювати наступне: корисність бази прямо пропорційна її правильної організації і порядку в даних. Якщо дані в базі містять велику кількість помилок або неправильно організовані, то це може звести нанівець всі достоінтва бази даних як такої. З цієї причини важливим є вміння правильно структурувати інформацію. Наприклад, якщо ви завантажуєте дані сейсморозвідки, то правильно буде об'єднати всі сейсмопартіі в одному шарі, а не створювати кілька шарів групіруя їх по районах або площами. Краще дотримуватися такого правила: один тип даних - одна таблиця (або один шар). З іншого боку різнорідні об'єкти краще поміщати в різні шари, навіть якщо вони об'єднані загальною тематикою. Так автодороги і залізниці краще розділити на два шари, а потім помістити їх в групу "Транспортні шляхи".

координати

Всім відомо, що земля кругла, а карта плоска, і поверхня кулі неможливо розгорнути на площину без деформацій. З цієї причини в картографії використовують проекції. Поекціі це правила і формули перетворення одних координат в інші. Зазвичай використовується перетворення з сферичних (географічних) координат в прамоугольние координати (координати карти). Проекції бувають равноплощадная або Рівнокутні, тобто зберігають площа об'єктів або кути. Іноді проекція може спотворювати і те й інше, мінімізуючи спотворення вобщем. Для нашої країни стандартної сиситемой перетворення є система координат "42-го року". Система "42-го року" ділить територію земної кулі на 60 зон, по 6 градусів. Тюменська область, наприклад, знаходиться в межах 12-ої, 13-ої і 14-ій зон. "42-ий рік" це равноплощадная проекція. ГІС влаштовані так, що можуть зберігати дані в одній системі координат, а відображати в інший. Тому необхідно не заплутатися з тим, в якій системі координат зберігаються дані, і в якій вони відображені на мапі. Щоб зменшити плутанину з проекціями Isoline підтримує тільки два варіанти вихідних даних:

Прямогугольние координати (будь-які довільні координати, до яких не застосовується ніяких перетворень).
Географічні координати (градуси, хвилини, секунди, які при відображенні на карті перераховуються в якусь проекцію).

Ось варіанти відображення одного і того ж ділянки в різних системах координат і проекціях.

Проекція "Поліконічна". Реальні координати - градуси, які відображаються кординат - градуси.

Проекція не встановлена. Реальні координати - "поліконічній", які відображаються кординат - прямокутні.

Проекція не встановлена. Реальні координати - градуси, які відображаються кординат - прямокутні.

Проекція "Поліконічна". Реальні координати - "поліконічній", які відображаються кординат - прямокутні.

Як видно з малюнків два верхніх нас цілком влаштовують, а третій і четвертий немає. Третій малюнок, насправді, цілком коректний, але проекція не вказана, і тому ми бачимо зображення "як є", в градусах. На четвертому малюнку ми спробували відобразити полігон, дані якого не градуси, в проекції "поліконічній" і система нас не зрозуміла. З цього можна зробити наступний висновок: для прямокутних координат встановлювати проекцію можна, так як в цьому випадку формули перетворення застосовуються до них вдруге, і зображення виходить невірним.

Також необхідно брати до уваги такий факт, що пряма проведена в одній системі координат не є прямою в іншій системі, а площі об'єктів можуть відрізнятися, навіть якщо проекції равноплощадная.

прямокутні координати

"Поліконічній", без коригування відображення.

Координатна сиситема Мольвейде.

поліконічній ", з коригуванням відображення.

Тому якщо вам потрібні точні довжини ліній, точні площі, і точне відображення, то необхідно скористатися спеціальними засобами системи.

Завдання, які вирішує ГІС

ГІС загального призначення, в числі іншого, зазвичай виконує п'ять процедур (задач) з даними: введення, маніпулювання, управління, запит і аналіз, візуалізацію.

введення

Для використання в ГІС дані повинні бути перетворені у відповідний цифровий формат. Процес перетворення даних з паперових карт в комп'ютерні файли називається оцифруванням. У сучасних ГІС цей процес може бути автоматизований із застосуванням сканера технології, що особливо важливо при виконанні великих проектів, або, при невеликому обсязі робіт, дані можна вводити за допомогою дигитайзера. Багато дані вже переведені в формати, безпосередньо сприймаються ГІС-пакетами.

маніпулювання

Часто для виконання конкретного проекту наявні дані потрібно додатково видозмінити відповідно до вимог вашої системи. Наприклад, географічна інформація може бути в різних масштабах (осьові лінії вулиць є в масштабі 1: 100 000, межі округів перепису населення - в масштабі 1: 50 000, а житлові об'єкти - в масштабі 1: 10 000). Для спільної обробки і візуалізації всі дані зручніше представити в єдиному масштабі. ГІС-технологія надає різні способи маніпулювання просторовими даними і виділення даних, потрібних для конкретного завдання.

управління

У невеликих проектах географічна інформація може зберігатися у вигляді звичайних файлів. Але при збільшенні обсягу інформації і зростанні числа користувачів для зберігання, структурування та управління даними ефективніше застосовувати системи управління базами даних (СКБД), то спеціальними комп'ютерними засобами для роботи з інтегрованими наборами даних (базами даних). У ГІС найзручніше використовувати реляційну структуру, при якій дані зберігаються в табличній формі. При цьому для зв'язування таблиць застосовуються загальні поля. Цей простий підхід досить гнучкий і широко використовується в багатьох, як ГІС, так і не ГІС додатках.

Запит і аналіз

При наявності ГІС і географічної інформації Ви зможете отримувати відповіді прості питання (Хто власник даної земельної ділянки? На якій відстані один від одного розташовані ці об'єкти? Де розташована дана промзона?) І більш складні, що вимагають додаткового аналізу, запити (Де є місця для будівництва нового будинку? Який основний тип грунтів під ялиновими лісами? Як вплине на рух транспорту будівництво нової дороги?). Запити можна задавати як простим клацанням мишею на певному об'єкті, так і з допомогою розвинених аналітичних засобів. За допомогою ГІС можна виявляти і ставити шаблони для пошуку, програвати сценарії на кшталт "що буде, якщо ...". Сучасні ГІС мають безліч потужних інструментів для аналізу, серед них найбільш значущі два: аналіз близькості і аналіз накладення. Для проведення аналізу близькості об'єктів щодо один одного в ГІС застосовується процес, званий буферизацією. Він допомагає відповісти на запитання на кшталт: Скільки будинків знаходиться в межах 100 м від цієї водойми? Скільки покупців живе не далі 1 км від даного магазину? Яка частка видобутої нафти з свердловин, що знаходяться в межах 10 км від будівлі керівництва даного НГВУ? Процес накладення включає інтеграцію даних, розташованих в різних тематичних шарах. У найпростішому випадку це операція відображення, але при ряді аналітичних операцій дані з різних верств об'єднуються фізично. Накладення, або просторове об'єднання, дозволяє, наприклад, інтегрувати дані про грунти, ухилі, рослинності і землеволодіння зі ставками земельного податку.

візуалізація

Для багатьох типів просторових операцій кінцевим результатом є представлення даних у вигляді карти або графіка. Карта - це дуже ефективний і інформативний спосіб зберігання, подання та передачі географічної (має просторову прив'язку) інформації. Раніше карти створювалися на століття. ГІС надає нові дивовижні інструменти, що розширюють і розвивають мистецтво і наукові основи картографії. З її допомогою візуалізація самих карт може бути легко доповнена звітними документами, тривимірними зображеннями, графіками і таблицями, фотографіями та іншими засобами, наприклад, мультимедійними.

Технології, пов'язані з ГІС

ГІС тісно пов'язана низкою інших типів інформаційних систем. Її основна відмінність полягає в здатності маніпулювати і проводити аналіз просторових даних. Хоча і не існує єдиної загальноприйнятої класифікації інформаційних систем, наведене нижче опис має допомогти дистанціювати ГІС від настільних картографічних систем (desktop mapping), систем САПР (CAD), дистанційного зондування (remote sensing), систем управління базами даних (СУБД або DBMS) і технології глобального позиціонування (GPS).

Системи настільного картографування використовують картографічне представлення для організації взаємодії користувача з даними. У таких системах все засновано на картах, карта є базою даних. Більшість систем настільного картографування має обмежені можливості управління даними, просторового аналізу і настройки. Відповідні пакети працюють на настільних комп'ютерах - PC, Macintosh і молодших моделях UNIX робочих станцій.

системи САПР

системи САПР здатні креслення проектів і плани будівель та інфраструктури. Для об'єднання в єдину структуру вони використовують набір компонентів з фіксованими параметрами. Вони грунтуються на невеликому числі правил об'єднання компонентів і мають дуже обмежені аналітичні функції. Деякі системи САПР розширені до підтримки картографічного представлення даних, але, як правило, наявні в них утиліти не дозволяють ефективно управляти і аналізувати великі бази просторових даних.

Дистанційне зондування та GPS

Методи дистанційного зондування - це мистецтво і науковий напрям для проведення вимірювань земної поверхні з використанням сенсорів, таких як різні камери на борту літальних апаратів, приймачі системи глобального позиціонування або інших пристроїв. Ці датчики збирають дані у вигляді зображень і забезпечують спеціалізовані можливості обробки, аналізу і візуалізації отриманих зображень. Зважаючи на відсутність досить потужних засобів управління даними і їх аналізу, відповідні системи навряд чи можна віднести до справжніх ГІС.

Системи управління базами даних призначені для зберігання і управління всіма типами даних, включаючи географічні (просторові) дані. СУБД оптимізовані для подібних завдань, тому в багато ГІС вбудована підтримка СУБД. Ці системи не мають подібних до ГІС інструментів для аналізу і візуалізації.

Що ГІС можуть зробити для Вас

Робити просторові запити і проводити аналіз

Здатність ГІС проводити пошук в базах даних і здійснювати просторові запити дозволила багатьом компаніях заощадити мільйони доларів. ГІС допомагає скоротити час отримання відповідей на запити клієнтів; виявляти території відповідні для необхідних заходів; виявляти взаємозв'язки між різними параметрами (наприклад, грунтами, кліматом та врожайністю с / г культур); виявляти місця розривів електромереж. Ріелтори використовують ГІС для пошуку, наприклад, всіх будинків на певній території, що мають шиферні дахи, три кімнати і 10-метрові кухні, а потім видати більш докладний опис цих будівель. Запит може бути уточнений введенням додаткових параметрів, наприклад вартісних. Можна отримати список всіх будинків, що знаходять на певній відстані від певної магістралі, лісопаркового масиву або місця роботи.

Поліпшити інтеграцію усередині організації

Багато які застосовують ГІС організації виявили, що одне з основних її переваг полягає в нових можливостях поліпшення управління власною організацією і її ресурсами на основі географічного об'єднання наявних даних і можливості їх спільного використання і узгодженої модифікації різними підрозділами. Можливість спільного використання і постійно нарощувана і виправляється різними структурними підрозділами база даних дозволяє підвищити ефективність роботи як кожного підрозділу, так і організації в цілому. Так, компанія, що займається інженерними комунікаціями, може чітко спланувати ремонтні або профілактичні роботи, починаючи з отримання повної інформації і відображення на екрані комп'ютера (або на паперових копіях) відповідних ділянок, наприклад водопроводу, і закінчуючи автоматичним визначенням жителів, на яких ці роботи вплинуть, та повідомленням їх про терміни передбачуваного відключення або перебоїв з водопостачанням.

Ухвалення більш обгрунтованих рішень

ГІС, як і інші інформаційні технології, підтверджує відому приказку про те, що краща інформованість допомагає прийняти найкраще рішення. Однак, ГІС - це не інструмент для видачі рішень, а засіб, що допомагає прискорити і підвищити ефективність процедури прийняття рішень, що забезпечує відповіді на запити та функції аналізу просторових даних, представлення результатів аналізу в наочному і зручному для сприйняття вигляді. ГІС допомагає, наприклад, в рішенні таких задач, як надання різноманітної інформації за запитами органів планування, вирішення територіальних конфліктів, вибір оптимальних (з різних точок зору і за різними критеріями) місць для розміщення об'єктів і т. Д. Необхідна для прийняття рішень інформація може бути представлена \u200b\u200bв лаконічній картографічній формі з додатковими текстовими поясненнями, графіками і діаграмами. Наявність доступною для сприйняття і узагальнення інформації дозволяє відповідальним працівникам зосередити свої зусилля на пошуку рішення, не витрачаючи значного часу на збір і обмисліваніе доступних різнорідних даних. Можна досить швидко розглянути кілька варіантів рішення і вибрати найбільш ефектний і ефективний.

створення карт

Картками в ГІС відведено особливе місце. Процес створення карт в ГІС набагато простіший і гнучкий, ніж в традиційних методах ручного або автоматичного картографування. Він починається зі створення бази даних. Як джерело отримання вихідних даних можна користуватися і оцифруванням звичайних паперових карт. Засновані на державну виконавчу службу картографічні бази даних можуть бути безперервними (без поділу на окремі листи і регіони) і не пов'язаними з конкретним масштабом. На основі таких баз даних можна створювати карти (в електронному вигляді або як тверді копії) на будь-яку територію, будь-якого масштабу, з потрібною навантаженням, з її виділенням і відображенням необхідними символами. У будь-який час база даних може поповнюватися новими даними (наприклад, з інших баз даних), а наявні в ній дані можна коригувати в міру необхідності. У великих організаціях створена топографічна база даних може використовуватися як основа іншими відділами і підрозділами, при цьому можливе швидке копіювання даних і їх пересилання по локальних і глобальних мереж.

ГІС в Росії

Найбільшого поширення в Росії із зарубіжних систем мають: програмний продукт ArcGIS компанії ESRI, Сімейство продуктів GeoMedia корпорації Intergraph і MapInfo Professional компанії Pitney Bowes MapInfo.

З вітчизняних розробок широкого поширення набула програма ГІС Карта 2008 компанія ЗАТ КБ "Панорама".

Використовуються також і інші програмні продукти вітчизняної та зарубіжної розробки: ГІС ІНТЕГРО, MGE корпорації Intergraph (Використовує MicroStation в якості графічного ядра), IndorGIS, STAR-APIC, ДубльГИС, Mappl, Географ ГІС, 4geo та ін.

Впровадження інформаційних систем в різні сфери діяльності людини знаходять своє місце в галузі геодезії і суміжних, пов'язаних з нею та іншими земними областями досліджень. Прямуючи паралельним курсом з виникненням і розвитком супутникового геодезії, інформаційні системи надали технологічні, управлінські, геологічні, метеорологічні, картографічні, транспортні, багатогалузеві можливості отримання необхідної просторової інформації певною мірою точності.

Будь-яка геоінформаційна система (ГІС) - це, кажучи сучасною мовою, перш за все проект на основі наукових і практичних даних з метою отримання якогось кінцевого результату по поставленої тематиці.

ГІС - це свого роду нова форма геоізисканій, пов'язаних на основі збору і обробки необхідних даних методами геодезії, прикладної математики та створених комп'ютерних програм.

У словосполученні «геоінформаційна система» містяться три основоположних слова, які розкривають його сутність.

Зі словом «гео» пов'язані всі об'єкти досліджень і досліджень всередині, близько і на земній поверхні.

З «інформаційної» складової словосполучення пов'язані методи обробки та перетворення одержуваної інформації в необхідний цифровий графічний продукт.

«Система» вважається сполучною складовою, яка надає цілісність всієї картині досліджень і об'єднує всі її елементи і параметри в просторову форму.

Геоінформаційні системи можна розглядати як програмні засоби, які дозволяють працювати з просторово-співвіднесені інформацією, з геоізображеніем, але не з простим зображенням, а яке зареєстровано. Процес реєстрації (прив'язки) має на увазі під собою певні дії по орієнтуванню зображень конкретним чином в тій чи іншій системі координат. Саме така можливість вважається головною особливістю ГІС на відміну від інших програм.

Вона володіє і спеціальними інструментами, які дозволяють звичайну карту зробити реальною моделлю існуючої поверхні. Так в певний момент прийшла ідея карту поєднати з інформацією, тобто картка не сама по собі, а вона має спеціальні атрибутами (описовими характеристиками), які є непросторових. Співвіднесення просторової інформації з непросторової, ув'язка в єдину систему і створення інструментів аналізу привело до появи ГІС конструкцій. Поєднання позиційної і непозиционной інформацій можна вважати головним ноу-хау ГІС побудов.

Структура геоінформаційної системи

Геоінформаційна конструкції складається з чотирьох складових частин:

Перша частина має на увазі під собою збір даних і матеріалів з різних першоджерел інформації; існують позиційні (з координатної прив'язкою) і непозиційної (описові, в атрибутивних таблицях) першоджерела;
Друга частина складається з вибірки необхідних даних і її зберігання на комп'ютерних носіях;
Третя частина технологічна, яка служить для систематизації, опису, порівняння, виділення, і головне аналізу даних різними способами;
Четверта частина результуюча, з висновками остаточних результатів в необхідних формах відповідно до технічних завдань.

Можливості, що виникають при роботі в ГІС

У процесі роботи з геоінформаційними системами можна зробити висновок про те, що вони дозволяють давати швидкі відповіді на багато питань і приймати оптимальні рішення в різних сферах діяльності людини, а саме:

що знаходиться в певних районах розташування?
Де знаходиться конкретний об'єкт?
Оцінювати динаміку змін в часі, просторі, обсягах і так далі;
які просторові структури існують?
Дозволяють здійснювати моделювання з конкретними технічними проектними умовами (наприклад, картограма земляних мас)

Основні функціональні можливості додатків ГІС полягають у наступному:

Реєстрації геоізображеній;
Створення нових геоізображеній (векторізацмя);
Створення баз даних і іхстатістіческая обробка;
Аналіз і обробка просторових даних (геоаналіз);
Аналіз непросторових (атрибутивних) даних;
Візуалізація і картографування;
Зберігання даних.

Види геоінформаційного будівництва

Слід виділити можливості класифікувати ГІС за різними критеріями:

За територіальною ознакою (глобальні, національні, регіональні, територіальні, місцеві)
За тематичною ознакою (геологічні, сільськогосподарські, лісові, метеорологічні, міські та інші)
За функціональними ознаками (багатомасштабного, просторово-часові)

Перспективи розвитку геоінформаційних конструкцій

В даний час перспективними напрямками розвитку геоінформаційного порядку вважаються:

дані дистанційного зондування землі (все, що отримуємо з космічних мультиспектральних знімків різного діапазону, радіоданних штучних супутників землі);
глобальне позиціонування (GPS технології) з ГІС-додатками в комунікаційному просторі;
інтернет і геоінформаційні системи (зберігання інформації в мережі за технологією «хмара», пошукові системи, інші портали);
ГІС телебачення;
ГІС2 (ГІС вивчають самі себе).

геоінформаційна система

Геоінформаційні системи (також ГІС - географічна інформаційна система) - системи, призначені для збору, зберігання, аналізу та графічної візуалізації просторових даних і пов'язаної з ними інформації про представлених в ГІС об'єктах. Іншими словами, це інструменти, що дозволяють користувачам шукати, аналізувати і редагувати цифрові карти, а також додаткову інформацію про об'єкти, наприклад висоту будівлі, адреса, кількість мешканців.

ГІС включають в себе можливості cистем управління базами даних (СКБД), редакторів растрової і векторної графіки і аналітичних засобів і застосовуються в картографії, геології, метеорології, землеустрій, екології, муніципальному управлінні, транспорті, економіці, обороні і багатьох інших областях.

За територіальним охопленням розрізняють глобальні ГІС (global GIS), субконтинентальним ГІС, національні ГІС, часто мають статус державних, регіональні ГІС (regional GIS), субрегіональні ГІС і локальні, або місцеві ГІС (local GIS).

ГІС розрізняються предметною областю інформаційного моделювання, наприклад, міські ГІС, або муніципальні ГІС, МГІС (urban GIS), природоохоронні ГІС (environmental GIS) і т. П.; серед них особливе найменування, як особливо широко поширені, отримали земельні інформаційні системи. Проблемна орієнтація ГІС визначається розв'язуються в ній завданнями (науковими та прикладними), серед них інвентаризація ресурсів (в тому числі кадастр), аналіз, оцінка, моніторинг, управління і планування, підтримка прийняття рішень. Інтегровані ГІС, ІГІС (integrated GIS, IGIS) поєднують функціональні можливості ГІС і систем цифрової обробки зображень (даних дистанційного зондування) в єдиному інтегрованому середовищі.

Історія ГІС

Початковий період (пізні 1950-- ранні 1970-ті рр.)

Поява електронних обчислювальних машин (ЕОМ) в 50-х роках.
Поява ціфрователей, плотерів, графічних дисплеїв і інших периферійних пристроїв в 60-х.
Створення програмних алгоритмів і процедур графічного відображення інформації на дисплеях і за допомогою плоттерів.
Створення формальних методів просторового аналізу.
Створення програмних засобів управління базами даних.

Період державних ініціатив (поч. 1970-- поч. 1980-рр.)

Автоматизовані системи навігації.
Системи вивезення міських відходів і сміття.
РУХ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ У надзвичайних ситуаціях і т. Д.

Період комерційного розвитку (ранні 1980-ті - теперішній час)

Призначений для користувача період (пізні 1980-- теперішній час)

структура ГІС

Дані (просторові дані):
- позиційні (географічні): місце розташування об'єкта на земній поверхні.
- непозиційної (атрибутивні): описові.
Апаратне забезпечення (ЕОМ, мережі, накопичувачі, сканер, дигітайзери і т. Д.).
Програмне забезпечення (ПО).
Технології (методи, порядок дій і т. Д.).

Питання на які може відповісти ГІС

Що знаходиться в ...? (Визначається місце).
Де це знаходиться? (Просторовий аналіз).
Що змінилося починаючи з ...? (Визначити тимчасові зміни на певній площі).
Які просторові структури існують?
Що якщо? (Моделювання, що станеться, якщо додати нову дорогу).

ГІС в Росії

Найбільшого поширення в Росії із зарубіжних систем мають: програмний продукт ArcGIS компанії ESRI, сімейство продуктів GeoMedia корпорації Intergraph і MapInfo Professional компанії Pitney Bowes MapInfo.

З вітчизняних розробок широкого поширення набула програма ГІС Карта 2008 компанія ЗАТ КБ "Панорама".

Використовуються також і інші програмні продукти вітчизняної та зарубіжної розробки: ГІС ІНТЕГРО, MGE корпорації Intergraph (використовує MicroStation в якості графічного ядра), IndorGIS, STAR-APIC, ДубльГИС, Mappl, Географ ГІС та ін.

література

Журкин І. Г., Шайтура С. В. Геоінформаційні системи. - Москва: КУДИЦ-ПРЕСС, 2009. - 272 с. ISBN 978-5-91136-065-8
Браун Л.А. Історія географічних карт. Москва: Центрполиграф, 2006. - 479 с. ISBN 5-9524-2339-6 [Історія ГІС від давнини до ХХ століття].

Див. також

Програмні продукти ГІС загального призначення

Платні

Безкоштовні

Спеціалізовані програмні продукти ГІС

Некомерційні організації та об'єднання

Веб-сайти, присвячені ГІС

ГІС-спільноти

Офіційний сайт Дня ГІС (англ.)
Open Geospatial Consortium (OGC) (англ.) - міжнародний некомерційний консорціум розробників відкритих ГІС-технологій

, Економіці, обороні.

ГІС розрізняються предметною областю інформаційного моделювання, наприклад, міські ГІС, або муніципальні ГІС, МГІС (urban GIS), природоохоронні ГІС (environmental GIS) Шаблон: Nobr; серед них особливе найменування, як особливо широко поширені, отримали земельні інформаційні системи. Проблемна орієнтація ГІС визначається розв'язуються в ній завданнями (науковими та прикладними), серед них інвентаризація ресурсів (в тому числі кадастр), аналіз, оцінка, моніторинг, управління і планування, підтримка прийняття рішень. Інтегровані ГІС, ІГІС (integrated GIS, IGIS) поєднують функціональні можливості ГІС і систем цифрової обробки зображень (даних дистанційного зондування) в єдиному інтегрованому середовищі.

завдання ГІС

Ввід данних. Для використання в ГІС дані повинні бути перетворені у відповідний цифровий формат (оцифровані). У сучасних ГІС цей процес може бути автоматизований із застосуванням сканера технології, або, при невеликому обсязі робіт, дані можна вводити за допомогою дигитайзера.
Маніпулювання даними (наприклад, масштабування).
Управління даними. У невеликих проектах географічна інформація може зберігатися у вигляді звичайних файлів, а при збільшенні обсягу інформації і зростанні числа користувачів для зберігання, структурування та управління даними застосовуються СУБД.
Запит і аналіз даних - отримання відповідей на різні питання (наприклад, хто власник даної земельної ділянки? На якій відстані один від одного розташовані ці об'єкти? Де розташована дана промислова зона? Де є місця для будівництва нового будинку? Який основний тип грунтів під ялиновими лісами ? Як вплине на рух транспорту будівництво нової дороги?).
Візуалізація даних. Наприклад, подання даних у вигляді карти або графіка.

можливості ГІС

ГІС включають в себе можливості СУБД, редакторів растрової і векторної графіки і аналітичних засобів і застосовуються в картографії, геології, метеорології, землеустрій, екології, муніципальному управлінні, транспорті, економіці, обороні. ГІС дозволяють вирішувати широкий спектр завдань - будь то аналіз таких глобальних проблем як перенаселення, забруднення території, скорочення лісових угідь, природні катастрофи, так і рішення приватних завдань, таких як пошук найкращого маршруту між пунктами, підбір оптимального розташування нового офісу, пошук будинку по його адресою, прокладка трубопроводу на місцевості, різні муніципальні завдання.

ГІС-система дозволяє:

визначити які об'єкти розташовуються на заданій території;
визначити місце розташування об'єкта (просторовий аналіз);
дати аналіз щільності розподілу по території како-то явища (наприклад щільність розселення);
визначити тимчасові зміни на певній площі);
змоделювати, що станеться при внесенні змін до розташування об'єктів (наприклад, якщо додати нову дорогу).

Класифікація ГІС

За територіальним охопленням:

глобальні ГІС;
субконтинентальним ГІС;
національні ГІС;
регіональні ГІС;
субрегіональні ГІС;
локальні або місцеві ГІС.

За рівнем управління:

федеральні ГІС;
регіональні ГІС;
муніципальні ГІС;
корпоративні ГІС.

За функціональністю:

повнофункціональні;
ГІС для перегляду даних;
ГІС для введення та обробки даних;
спеціалізовані ГІС.

За предметної області:

картографічні;
геологічні;
міські або муніципальні ГІС;
природоохоронні ГІС і т. п.

Якщо крім функціональних можливостей ГІС в системі присутні можливості цифрової обробки зображень, то такі системи називаються інтегрованими ГІС (ІГІС). Полімасштабние, або масштабно-незалежні ГІС засновані на множинних, або полімасштабних уявленнях просторових об'єктів, забезпечуючи графічне або картографічне відтворення даних на будь-якому з обраних рівнів масштабного ряду на основі єдиного набору даних з найбільшим просторовим дозволом. Просторово-часові ГІС оперують просторово-часовими даними.

Області застосування ГІС

Управління земельними ресурсами, земельні кадастри. Для вирішення проблем, що мають просторову прив'язку і почали створювати ГІС. Типові завдання - складання кадастрів, класифікаційних карт, визначення площ ділянок та меж між ними і т. Д.
Інвентаризація, облік, планування розміщення об'єктів розподіленої виробничої інфраструктури та управління ними. Наприклад, нафтогазовидобувні компанії або компанії, що управляють енергетичною мережею, системою бензоколонок, магазинів і т. П.
Проектування, інженерні вишукування, планування в будівництві, архітектурі. Такі ГІС дозволяють вирішувати повний комплекс завдань з розвитку території, оптимізації інфраструктури споруджуваного району, потрібного кількості техніки, сил і засобів.
Тематичне картографування.
Управління наземним, повітряним та водним транспортом. ГІС дозволяє вирішувати завдання управління рухомими об'єктами за умови виконання заданої системи відносин між ними і нерухомими об'єктами. У будь-який момент можна дізнатися, де знаходиться транспортний засіб, розрахувати завантаження, оптимальну траєкторію руху, час прибуття і т. П.
Управління природними ресурсами, природоохоронна діяльність та екологія. ГІС допомагає визначити поточний стан і запаси спостережуваних ресурсів, моделює процеси в природному середовищі, здійснює екологічний моніторинг місцевості.
Геологія, мінерально-сировинні ресурси, гірничодобувна промисловість. ГІС здійснює розрахунки запасів корисних копалин за результатами проб (розвідувальне буріння, пробні шурфи) при відомій моделі процесу утворення родовища.
Надзвичайні ситуації. За допомогою ГІС проводиться прогнозування надзвичайних ситуацій (пожеж, повеней, землетрусів, селів, ураганів), розрахунок ступеня потенційної небезпеки і прийняття рішень про надання допомоги, розрахунок необхідної кількості сил і засобів для ліквідації надзвичайних ситуацій, розрахунок оптимальних маршрутів руху до місця лиха, оцінка завданих збитків.
Військова справа. Рішення широкого кола специфічних завдань, пов'язаних з розрахунком зон видимості, оптимальних маршрутів руху по пересіченій місцевості з урахуванням протидії і т. П.
Сільське господарство. Прогнозування врожайності і збільшення виробництва сільськогосподарської продукції, оптимізація її транспортування і збуту.

Сільське господарство

Перед початком кожного сільськогосподарського сезону фермери повинні прийняти 50 найважливіших рішень: що вирощувати, коли сіяти, чи використовувати добрива і т. Д. Будь-яке з них може відбитися на врожайності і на кінцевому результаті. Перш фермери брали такі рішення, грунтуючись на минулому досвіді, традиції або навіть розмовах з сусідами та іншими знайомими. Сьогодні сільське господарство породжує більше даних з географічною прив'язкою, ніж більшість інших галузей. Дані надходять з різних джерел: телеметрії машин, метеорологічних станцій, наземних датчиків, зразків грунту, наземного спостереження, супутників і безпілотників. За допомогою ГІС сільськогосподарські компанії можуть збирати, обробляти і аналізувати дані для максимізації ресурсів, моніторингу збереження врожаю і підвищення врожайності.

Перевезення і логістика

Переміщення людей і речей часто пов'язане з величезними логістичними труднощами. Уявіть собі лікарню, яка хоче надати своїм пацієнтам в певний час кращий і найшвидший маршрут до будинку, або орган місцевого самоврядування, який хоче організувати оптимальні маршрути автобусів і швидкісних трамваїв, або виробника, який хоче якомога ефективніше і економніше доставляти свої продукти, або нафтову компанію, яка планує прокладку трубопроводів. У кожному з цих випадків для прийняття бізнес-рішень на основі повної інформації необхідний аналіз даних про местоположденіі.

Енергетика

У розвідці запасів енергоносіїв для визначення економічної доцільності видобутку в тій чи іншій місцевості використовуються супутникові фотографії, геологічні карти поверхні землі і дистанційне зондування пластів. Енергетичні компанії використовують величезний обсяг географічних даних, оскільки промислові сенсори зараз встановлюються скрізь: лазерні сенсори на літаках, датчики на поверхні землі при бурінні свердловин, монітори трубопроводів і т. Д. Картографування і просторовий аналіз дають необхідні знання для прийняття рішень з дотриманням вимог регуляторів про виборі майданчиків та локалізації ресурсів.

Роздрібна торгівля

У зв'язку з тим, що споживачі все ширше використовують смартфони і носяться пристрої, традиційні продавці можуть використовувати геопросторову технологію для отримання більш повної картини поведінки покупців в минулому і сьогоденні. Тому що геопросторові дані не зводяться до визначення місця розташування, а охоплюють пов'язані з цим положенням дані, такі як демографічні характеристики покупців або інформацію про те, де в магазині люди проводять більше всього часу. Всі ці дані можна використовувати при виборі місця для магазину, визначенні набору товарів і їх розміщенні і т. Д.

Оборона і розвідка

Просторова технологія змінила військові і розвідувальні операції в будь-якій частині світу, де розміщені військові контингенти. Командування, аналітики та інші фахівці потребують точних даних ГІС для вирішення своїх завдань. ГІС допомагає оцінювати ситуацію (створює повне візуальне уявлення тактичної інформації), проводити операції на суші (показує умови місцевості, висоти, маршрути, рослинний покрив, об'єкти та населені пункти), в повітрі (передає дані про погоду і видимості пілотам; направляє війська і постачання , дає цілевказування) і на морі (показує течії, висоту хвиль, припливи і погоду).

федеральний уряд

Своєчасна і точна просторова розвідка має найважливіше значення для прийняття рішень федеральними агентствами, які відповідають за охорону і безпеку, інфраструктуру, управління ресурсами і якість життя. ГІС дозволяє організувати охорону і безпеку з операційної підтримкою, координувати оборону, реагування на природні катастрофи, дії правоохоронних органів, органів національної безпеки і екстрених служб. Що стосується інфраструктури, то ГІС допомагає керувати ресурсами та активами, призначеними для автомагістралей, портів, громадського транспорту та аеропортів. Федеральні агентства також використовують ГІС для кращого розуміння актуальних і історичних даних, необхідних для управління сільським і лісовим господарством, гірничодобувною промисловістю, водними та іншими природними ресурсами.

Місцеві органи влади

Місцеві органи щодня приймають рішення, які безпосередньо торкалися жителів і приїжджих. Починаючи з ремонту доріг і комунальних послуг і закінчуючи оцінкою вартості землі і розвитком територій - всюди картографічні програми застосовуються для аналізу та інтерпретації даних ГІС. Крім того, населення і ландшафт міст і селищ може сильно змінитися за порівняно короткий час. Щоб адаптуватися до цих змін і забезпечити людям той рівень обслуговування, якого вони очікують, місцеві органи влади широко застосовують сучасну технологію ГІС для спостереження за дорожнім рухом та дорожніми умовами, якістю навколишнього середовища, поширенням захворювань, розподілом підприємств комунального господарства (наприклад, електро- і водопостачання і каналізації), для управління парками та іншими громадськими ділянками землі, а також для видачі дозволів на створення кемпінгів, на полювання, риболовлю і т. д.

структура ГІС

ГІС-система включає в себе п'ять ключових складових:

апаратні засоби. Це комп'ютер, на якому запущена ГІС. В даний час ГІС працюють на різних типах комп'ютерних платформ, від централізованих серверів до окремих або зв'язаних мережею настільних комп'ютерів;
програмне забезпечення. Містить функції і інструменти, необхідні для зберігання, аналізу і візуалізації географічної інформації. До таких програмних продуктів належать: інструменти для введення і оперування географічною інформацією; система управління базою даних (DBMS або СУБД); інструменти підтримки просторових запитів, аналізу та візуалізації;
дані. Дані про просторове положення (географічні дані) і пов'язані з ними табличні дані можуть збиратися і готуватися самим користувачем, або купуватися у постачальників на комерційній або іншій основі. У процесі управління просторовими даними ГІС інтегрує просторові дані з іншими типами і джерелами даних, а також може використовувати СУБД, що застосовуються багатьма організаціями для упорядкування та підтримки наявних в їх розпорядженні даних;
виконавці. Користувачами ГІС можуть бути як технічні фахівці, які розробляють і підтримують систему, так і звичайні співробітники, яким ГІС допомагає вирішувати поточні щоденні справи і проблеми;
методи.

Історія ГІС

Піонерський період (пізні 1950-- ранні 1970-ті рр.)

Поява електронних обчислювальних машин (ЕОМ) в 50-х роках.
Поява ціфрователей, плотерів, графічних дисплеїв і інших периферійних пристроїв в 60-х.
Створення програмних алгоритмів і процедур графічного відображення інформації на дисплеях і за допомогою плоттерів.
Створення формальних методів просторового аналізу.
Створення програмних засобів управління базами даних.

Період державних ініціатив (поч. 1970-- поч. 1980-рр.)

Автоматизовані системи навігації.
Системи вивезення міських відходів і сміття.
РУХ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ У надзвичайних ситуаціях і т. Д.

Період комерційного розвитку (ранні 1980-ті - теперішній час)

Призначений для користувача період (пізні 1980-- теперішній час)

структура ГІС

Дані (просторові дані):
- позиційні (географічні): місце розташування об'єкта на земній поверхні.
- непозиційної (атрибутивні): описові.
Апаратне забезпечення (ЕОМ, мережі, накопичувачі, сканер, дигітайзери і т. Д.).
Програмне забезпечення (ПО).
Технології (методи, порядок дій і т. Д.).

Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ

Державна освітня установа вищої професійної освіти

«Санкт-Петербурзький державний політехнічний університет»

ІНСТИТУТ МЕНЕДЖМЕНТУ ТА ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

(Філія) Санкт-Петербурзького державного політехнічного університету в м Череповці

(Імі СПбДПУ)

Кафедра «Менеджменту»

Реферат на тему: «Геоінформаційні системи»

Виконав студент гр. 0.182 Ермушін Едуард Миколайович

викладач Шутикова

Череповець 2012

Вступ

Географічна Інформаційна Система - або ГІС - це комп'ютерна система, що дозволяє показувати дані на електронній карті. Карти, створені за допомогою ГІС, можна сміливо назвати картами нового покоління. На карти ГІС можна нанести не тільки географічні, але й статистичні, демографічні, технічні та багато інших видів даних і застосовувати до них різноманітні аналітичні операції. ГІС має унікальну здатність виявляти приховані взаємозв'язки і тенденції, які важко або неможливо помітити, використовуючи звичні паперові карти. Ми бачимо новий, якісний, сенс наших даних, а не механічний набір окремих деталей.

Електронна карта, створена в ГІС, підтримується потужним арсеналом аналітичних засобів, багатим інструментарієм створення і редагування об'єктів, а також базами даних, спеціалізованими пристроями сканування, друку та іншими технічними рішеннями, засобами Інтернет - і навіть космічними знімками та інформацією з супутників.

Існують види діяльності, в яких карти - електронні, паперові або хоча б подаються в розумі - незамінні. Адже багато справ неможливо почати, не з'ясувавши попередньо, ДЕ знаходиться точка докладання наших зусиль. Навіть в побуті ми щогодини і іноді навіть щохвилини працюємо з інформацією про географічне положення об'єктів; магазин, дитячий сад, метро, \u200b\u200bробота, школа. Просторове мислення природно для нашої свідомості.

Вся інформація, отримана завдяки використанню технологій ГІС, використовуються не фахівцями-географами, а звичайними людьми - вченими, бізнесменами, лікарями, адвокатами, чиновниками, маркетологами, будівельниками, екологами - і навіть домогосподарками, якщо не вони бажають даремно витрачати час на обхід магазинів.

1. Сутність і основні поняття ГІС

Геоінформаційні системи (також ГІС - географічна інформаційна система) - системи, призначені для збору, зберігання, аналізу та графічної візуалізації просторових даних і пов'язаної з ними інформації про представлених в ГІС об'єктах. Іншими словами ГІС - сучасна комп'ютерна технологія для картографування і аналізу об'єктів реального світу, що відбуваються і прогнозованих подій і явищ. Наукові, технічні, технологічні та прикладні аспекти проектування, створення і використання ГІС вивчаються геоінформатики.

ГІС об'єднує традиційні операції при роботі з базами даних - запит і статистичний аналіз - з перевагами повноцінної візуалізації і географічного (просторового) аналізу, які надає карта. Ця особливість дає унікальні можливості для застосування ГІС у вирішенні широкого спектру завдань, пов'язаних з аналізом явищ і подій, прогнозуванням їх можливих наслідків, плануванням стратегічних рішень.

Дані в геоінформаційних системах зберігаються у вигляді набору тематичних шарів, які об'єднані на основі їх географічного положення. Цей гнучкий підхід і можливість геоінформаційних систем працювати як з векторними, так і з растровими моделями даних, ефективний при вирішенні будь-яких завдань, що стосуються просторової інформації.

Геоінформаційні системи тісно пов'язані з іншими інформаційними системами та використовують їх дані для аналізу об'єктів.

ГІС відрізняють:

· Розвинені аналітичні функції;

· Можливість управляти великими обсягами даних;

· Інструменти для введення, обробки і відображення просторових даних.

Преімущества геоінформаційних систем

· Зручне для користувача відображення просторових даних. Картографування просторових даних, в тому числі в тривимірному вимірюванні, найбільш зручно для сприйняття, що спрощує побудову запитів і їх подальший аналіз.

· Інтеграція даних усередині організації. Геоінформаційні системи об'єднують дані, накопичені в різних підрозділах компанії або навіть в різних областях діяльності організацій цілого регіону. Колективне використання накопичених даних і їх інтеграція в єдиний інформаційний масив дає істотні конкурентні переваги і підвищує ефективність експлуатації геоінформаційних систем.

· Прийняття обґрунтованих рішень. Автоматизація процесу аналізу і побудови звітів про будь-яких явищах, пов'язаних з просторовими даними, допомагає прискорити і підвищити ефективність процедури прийняття рішень.

· Зручний засіб для створення карт. Геоінформаційні системи оптимізують процес розшифровки даних космічних і аерозйомок і використовують вже створені плани місцевості, схеми, креслення. ГІС істотно економлять тимчасові ресурси, автоматизуючи процес роботи з картами, і створюють тривимірні моделі місцевості.

Операції, здійснювані ГІС

· ввід данних. У геоінформаційних системах автоматизований процес створення цифрових карт, що кардинально скорочує терміни технологічного циклу.

· управління даними. Геоінформаційні системи зберігають просторові і атрибутивні дані для їх подальшого аналізу і обробки.

· Запит і аналіз даних. Геоінформаційні системи виконують запити про властивості об'єктів, розташованих на карті, і автоматизують процес складного аналізу, зіставляючи безліч параметрів для отримання відомостей або прогнозування явищ.

· Візуалізація даних. Зручне представлення даних безпосередньо впливає на якість і швидкість їх аналізу. Просторові дані в геоінформаційних системах постають у вигляді інтерактивних карт. Звіти про стан об'єктів можуть бути побудовані у вигляді графіків, діаграм, тривимірних зображень.

можливості ГІС

ГІС-система дозволяє:

· Визначити які об'єкти розташовуються на заданій території;

· Визначити місце розташування об'єкта (просторовий аналіз);

· Дати аналіз щільності розподілу по території како-то явища (наприклад щільність розселення);

· Визначити тимчасові зміни на певній площі);

· Змоделювати, що станеться при внесенні змін до розташування об'єктів (наприклад, якщо додати нову дорогу).

Класифікація ГІС

За територіальним охопленням:

· Глобальні ГІС;

· Субконтинентальним ГІС;

· Національні ГІС;

· Регіональні ГІС;

· Субрегіональні ГІС;

· Локальні або місцеві ГІС.

За рівнем управління:

· Федеральні ГІС;

· Регіональні ГІС;

· Муніципальні ГІС;

· Корпоративні ГІС.

За функціональністю:

· Повнофункціональні;

· ГІС для перегляду даних;

· ГІС для введення та обробки даних;

· Спеціалізовані ГІС.

За предметної області:

· Картографічні;

· Геологічні;

· Міські або муніципальні ГІС;

· Природоохоронні ГІС і т. П.

Області застосування ГІС

· Управління земельними ресурсами, земельні кадастри. Для вирішення проблем, що мають просторову прив'язку і почали створювати ГІС. Типові завдання - складання кадастрів, класифікаційних карт, визначення площ ділянок та меж між ними і т. Д.

· Інвентаризація, облік, планування розміщення об'єктів розподіленої виробничої інфраструктури та управління ними. Наприклад, нафтогазовидобувні компанії або компанії, що управляють енергетичною мережею, системою бензоколонок, магазинів і т. П.

· Проектування, інженерні вишукування, планування в будівництві, архітектурі. Такі ГІС дозволяють вирішувати повний комплекс завдань з розвитку території, оптимізації інфраструктури споруджуваного району, потрібного кількості техніки, сил і засобів.

· Тематичне картографування.

· Управління наземним, повітряним та водним транспортом. ГІС дозволяє вирішувати завдання управління рухомими об'єктами за умови виконання заданої системи відносин між ними і нерухомими об'єктами. У будь-який момент можна дізнатися, де знаходиться транспортний засіб, розрахувати завантаження, оптимальну траєкторію руху, час прибуття і т. П.

· Управління природними ресурсами, природоохоронна діяльність та екологія. ГІС допомагає визначити поточний стан і запаси спостережуваних ресурсів, моделює процеси в природному середовищі, здійснює екологічний моніторинг місцевості.

· Геологія, мінерально-сировинні ресурси, гірничодобувна промисловість. ГІС здійснює розрахунки запасів корисних копалин за результатами проб (розвідувальне буріння, пробні шурфи) при відомій моделі процесу утворення родовища.

· Надзвичайні ситуації. За допомогою ГІС проводиться прогнозування надзвичайних ситуацій (пожеж, повеней, землетрусів, селів, ураганів), розрахунок ступеня потенційної небезпеки і прийняття рішень про надання допомоги, розрахунок необхідної кількості сил і засобів для ліквідації надзвичайних ситуацій, розрахунок оптимальних маршрутів руху до місця лиха, оцінка завданих збитків.

· Військова справа. Рішення широкого кола специфічних завдань, пов'язаних з розрахунком зон видимості, оптимальних маршрутів руху по пересіченій місцевості з урахуванням протидії і т. П.

· Сільське господарство. Прогнозування врожайності і збільшення виробництва сільськогосподарської продукції, оптимізація її транспортування і збуту.

структура ГІС

ГІС-система включає в себе п'ять ключових складових:

· апаратні засоби. Це комп'ютер, на якому запущена ГІС. В даний час ГІС працюють на різних типах комп'ютерних платформ, від централізованих серверів до окремих або зв'язаних мережею настільних комп'ютерів;

· програмне забезпечення. Містить функції і інструменти, необхідні для зберігання, аналізу і візуалізації географічної інформації. До таких програмних продуктів належать: інструменти для введення і оперування географічною інформацією; система управління базою даних (DBMS або СУБД); інструменти підтримки просторових запитів, аналізу та візуалізації;

· Дані. Дані про просторове положення (географічні дані) і пов'язані з ними табличні дані можуть збиратися і готуватися самим користувачем, або купуватися у постачальників на комерційній або іншій основі. У процесі управління просторовими даними ГІС інтегрує просторові дані з іншими типами і джерелами даних, а також може використовувати СУБД, що застосовуються багатьма організаціями для упорядкування та підтримки наявних в їх розпорядженні даних;

· Виконавці. Користувачами ГІС можуть бути як технічні фахівці, які розробляють і підтримують систему, так і звичайні співробітники, яким ГІС допомагає вирішувати поточні щоденні справи і проблеми;

· Методи.

2. Історія ГІС

Піонерський період (пізні 1950-- ранні 1970-ті рр.)

· Поява електронних обчислювальних машин (ЕОМ) в 50-х роках.

· Поява ціфрователей, плотерів, графічних дисплеїв і інших периферійних пристроїв в 60-х.

· Створення програмних алгоритмів і процедур графічного відображення інформації на дисплеях і за допомогою плоттерів.

· Створення формальних методів просторового аналізу.

· Створення програмних засобів управління базами даних.

Період державних ініціатив (поч. 1970-- поч. 1980-рр.)

· Автоматизовані системи навігації.

· Системи вивезення міських відходів і сміття.

· РУХ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ У надзвичайних ситуаціях і т. Д.

Період комерційного розвитку (ранні 1980-ті - теперішній час)

Призначений для користувача період (пізні 1980-- теперішній час)

ГІС в Росії

Найбільшого поширення в Росії мають програмні продукти ArcGIS і ArcView компанії ESRI, сімейство продуктів GeoMedia корпорації Intergraph і MapInfo Professional компанії Pitney Bowes MapInfo. геоінформаційний комп'ютерний електронний

Використовуються також інші програмні продукти вітчизняної та зарубіжної розробки: Bentley "s MicroStation, IndorGIS, STAR-APIC, Zulu, ДубльГИС тощо.

3. перспективи ГІС

ГеоДізайн це еволюційний етап розвитку ГІС. Він дуже важливий для процесу планування та розвитку територій, особливо в сфері землекористування та охорони навколишнього середовища, але широко затребуваний і практично у всіх інших прикладних і наукових областях. Наприклад, ця методологія буде широко використовуватися в роздрібній торгівлі для відкриття нових магазинів і закриття старих, інженерами-будівельниками для розміщення об'єктів інфраструктури, таких як дороги, в найбільш підходящих місцях, організаціями, що обслуговують комунальні мережі, в сільському, лісовому і водному господарствах, силовими відомствами, енергетичними компаніями, військовими і багатьма іншими. Такий підхід в ще більшій мірі підсилить значення ГІС, виводячи його за рамки простого опису світу «яким він є» в напрямку розробки та реалізації концепцій створення майбутнього, інтеграції географічного (просторового) мислення в усі напрямку нашої діяльності.

Майбутнє за ГІС-технологіями з елементами штучного інтелекту на базі інтеграції ГІС та експертних систем. Переваги такого симбіозу цілком очевидні: експертна система буде містити в собі знання експерта в конкретній галузі і може використовуватися як вирішальна або радна система.

Сучасний статус нових комп'ютерних геотехнологій визначається великими державними програмами, зарубіжними інвестиціями, спрямованими на широке використання аерофотознімків і космічних знімків, цифрових карт, візуалізації баз даних.

Міська ГІС майбутнього дозволятиме не тільки отримувати за запитом семантичну інформацію про об'єкти на карті, але і прогнозувати розвиток території, дозволяти керівництву міста програвати варіанти директивних рішень, можливого будівництва нового району міста і т.п. При цьому ГІС разом з системою імітаційного моделювання зможе показати містобудівникам, як перерозподіляться навантаження в міських інженерних мережах, потужність транспортних потоків, як зміниться ціна об'єктів нерухомості в залежності від проведення додаткових магістралей або споруди нового торгового центру в тому чи іншому районі.

висновок

В даний момент ГІС системи є одними з найбільш швидко розвиваються і цікавих в плані комерціалізації, з їх зручним призначеним для користувача інтерфейсом і величезною кількістю містилася в них інформації роблять їх незамінними при все прискорюється світі.

На даний момент в Росії близько 200 організацій займаються розробкою і впровадженням ГІС систем, створення земельного кадастру дозволить на основі його карт будувати інші, предметно орієнтовані карти і доповнювати їх відповідним атрибутивною наповненням, що дозволить нашим системам конкурувати із західними зразками.

При більшому розвитку мобільного доступу в мережу через різні пристрої Гіс системи із застосуванням супутникових знімків в купе з тривимірним моделюванням дозволять навіть пересічному користувачеві без жодних проблем орієнтуватися на будь-якій місцевості і отримувати від даних систем всю потрібну інформацію просто задавши питання.

Розміщено на Allbest.ru

...

подібні документи

Періоди розвитку геоінформаційних систем. Безліч цифрових даних про просторові об'єкти. Переваги растрової і векторної моделей. Функціональні можливості геоінформаційних систем, які визначаються архітектурним принципом їх побудови.

курсова робота, доданий 14.01.2016

Використання геоінформаційних систем в охороні здоров'я. Створення ГІС-технології вивчення генетичних процесів, що відбуваються в генофонді народів Росії. Характеристика та інформаційна безпека мобільного геоінформаційної системи "ArcPad".

курсова робота, доданий 04.03.2014

Історія розвитку географічної інформаційної системи, її сутність і завдання, основні ключові складові. Характеристика векторної і растрової моделей інформаційних даних. Вартість робіт по створенню географічної інформаційної системи.

презентація, доданий 22.05.2009

Складові частини географічної інформаційної системи (ГІС). Завдання, які вирішує ГІС. Системи настільного картографування. Приклади електронних карт. Додавання фотографій на Google Maps, Google+, Яндекс.Фотки, Яндекс.Народная карта, Wikimapia.

курсова робота, доданий 18.06.2015

Удосконалення процесів обміну інформацією між фізичними і юридичними особами в допомогою мереж Internet і Intranet. Історія розвитку геоінформаційних систем. Обробка кадастрової інформації: аналіз даних і моделювання, візуалізація даних.

реферат, доданий 22.05.2015

Розвиток інформаційного бізнесу, електронної комерції на основі Інтернет. Опис предметної області, процесів і типового перебігу подій при створенні інформаційної системи віртуального підприємства. Калькуляція розробки електронної торгівлі.

курсова робота, доданий 22.05.2015

Оцінка предметної області: концептуальні вимоги; виявлення інформаційних об'єктів і зв'язків між ними; побудова бази даних. Опис вхідних та вихідних даних інформаційної системи "Магазин комп'ютерної техніки". Аналіз діаграми прецедентів.

курсова робота, доданий 13.04.2014

Історія розвитку операційних систем. Основні елементи сучасної комп'ютерної системи: процесор, мережевий інтерфейс, оперативна пам'ять, диски, клавіатура, принтер, монітор. Апаратне забезпечення, системні програми і додатки комп'ютерної системи.

презентація, доданий 24.07.2013

Поняття геоінформаційних систем, їх основне призначення. Аналіз можливостей Microsoft Word, розробка запрошення. Особливості створення форми бази даних "Бібліотека". Можливості текстових редакторів, використання електронних таблиць.

контрольна робота, доданий 07.05.2012

Загальне поняття геоінформаційних систем. Характеристика основних видів додатків, які мають відношення до веб-картографії. Стандарти в веб-картографії. Якість інформації, що публікується. Авторські права і правові аспекти поширення і публікації даних.

Історія ГІС

Початковий період (пізні 1950-- ранні 1970-ті рр.)

Період державних ініціатив (поч. 1970-- поч. 1980-рр.)

Період комерційного розвитку (ранні 1980-ті - теперішній час)

Призначений для користувача період (пізні 1980-- теперішній час)

Принцип роботи ГІС

Векторна і растрова моделі

шари ГІС

точкові

лінійні

Полігональні або майданні

зображення

сіткові моделі

Спеціальні види шарів

Таблиці даних ГІС

формування шарів

координати

Завдання, які вирішує ГІС

введення

маніпулювання

управління

Запит і аналіз

візуалізація

Технології, пов'язані з ГІС

системи САПР

Дистанційне зондування та GPS

Що ГІС можуть зробити для Вас

Робити просторові запити і проводити аналіз

Поліпшити інтеграцію усередині організації

Ухвалення більш обгрунтованих рішень

створення карт

ГІС в Росії

Структура геоінформаційної системи

Можливості, що виникають при роботі в ГІС

Види геоінформаційного будівництва

Перспективи розвитку геоінформаційних конструкцій