Общее представление о ГИС: история развития, сущность, структура, функции

Главными предпосылками реализации такого подхода и формирования науки геоинформатики стали с одной стороны широкое распространение компьютеров и совершенствование средств их графической периферии, а с другой – накопление обширных аэрокосмических, картографических, статистических и других материалов; потребность упорядочения получаемой на их основе информации в базах данных для разнообразных целей; обеспечение сохранности и доступности этих материалов для широкого круга пользователей; возможность оперативной визуализации данных и результатов анализа и моделирования; необходимость оперативных принятий решений.

Начальный этап становления автоматизации обработки пространственной информации относится к 50-60-м гг. прошлого века (становление компьютерных технологий) и связан с развитием теории пространственных процессов в экономической и социальной географии, осознанием экологических проблем, а также с началом исследований в области компьютерной картографии. В этот период и до начала 80-х годов решающее влияние на развитие ГИС оказывала Гарвардская лаборатория машинной графики и пространственного анализа. В институте географии Вашингтонского университета В. Тоблером были разработаны компьютерные алгоритмы для картографических проекций.

Первые ГИС появились в Швеции в середине 60-х гг., в разработке которых принимали участие географы Университета Лунда (О. Саломонссон, Т. Германсен и др.). Эти ГИС существенно отличались от современных узостью задач: пространственный аспект данных в них был ограниченным, они работали, в основном, с земельно-учётной документацией.

Наиболее значимым достижением этого периода стало создание в 1963-1971 годах Канадской ГИС под руководством Роджера Томлинсона. Она считается первой ГИС и до сих пор остаётся одной из крупнейших. Это региональная ГИС национального уровня, созданная для анализа данных инвентаризации земель Канады в целях рационализации землепользования в крупных сельских районах страны, получения статистических оценок, создания карт систематизации земель по различным признакам, в том числе пригодности для разного использования. В ней впервые данные инвентаризации формировались на основе цифрования карт с помощью специально созданного экспериментального сканера.

70-е-80-е гг. 20 в. Ознаменованы развитием фундаментальных принципов ГИС: сформулированы понятия пространственного объекта и его описания позиционными и атрибутивными характеристиками; разработаны технология цифрования карт как основного источника данных в ГИС и операции манипулирования пространственными данными.

Бурное развитие ПК, значительное увеличение их оперативной и дисковой памяти и повышение качества графических устройств ввода-вывода картографической информации стали основной причиной прогресса в области геоинформатики конца 80-х-начала 90-х гг. Появились доступные программные средства мирового уровня. Крупные фирмы-производители программных средств ГИС (MapInfo corp) разработали программные продукты профессионального уровня, допускающие их многовариантное использования (ArcGIS, MapInfo). Появились и первые российские программные средства ГИС. Среди них самыми известными являются GeoDraw и ГеоГраф Центра геоинформационных исследований Института географии РАН, а также ГИС «Панорама», Photomod.

Новое тысячелетие определяют: доступность ГИС для массового пользователя в разных сферах деятельности, развитие сетевых технологий и использование интернета, формирование инфраструктур пространственных данных (ИПД), «интеллектуализация» ГИС и интеллектуальный анализ данных, создание мобильных ГИС, обеспечивающих непосредственно в полевых условиях сбор и обновление данных для ГИС в реальном времени. Перспективы развития геоинформатики и ГИС связаны с созданием и применением экспертных систем и баз знаний, отражающих специальные знания географов.

•        Период возникновения предпосылок (40-60-е).

•        Новаторский период (60-70-е).

1) Наличие серийных ЭВМ, способных выполнять аналитические функции

2) Появление первой ГИС

3) Разработка первых пространственных форматов данных, основанных на принципах топографии

4) Создание научно-исследовательских центров, осуществляющих сопровождение ГИС на долговременной основе

5) Появление предпосылок для топоснимков с помощью космических снимков

6) Появление сетей передачи данных (зачатки интернета)

•        Государственный период эволюции ГИС (70–80-е)

1) Серийный выпуск больших универсальных ЭВМ – мейнфреймов

2) Создание и выпуск вычислительных устройств на базе микросхем

3) Запуск в производство персональных компьютеров APPLE и ЭВМ

4) Начало регулярных получений данных дистанционного зондирования Земли с помощью серии спутников LANDSAT

5) Разработка систем управления базами данных (СУБД)

6) Создание компаний

•        Коммерческий период эволюции ГИС (80–90-е)

1) Массовый выпуск высоко производных персональных ЭВМ

2) Объединение ЭВМ разного уровня в Интернете и локальной сети

3) Широкое участие коммерческих организаций в создании пространственных данных и разработке ГИС

4) Появление общедоступных картографических серверов

•        Период глобального распространения ГИС (90–наст.вр.)

1) Начало свободной продажи снимков высокого разрешения

2) Пространственная инфраструктура данных для широкого круга пользователей

3) Развитие сетевых технологий

4) Появление интеллектуальной системы

5) Обширный банк данных цифровых карт – создание цифровых слоев и баз данных

6) Появление сервисов систем доступа к снимкам и картам

7) Приборы GPS стали общедоступными, основой навигации и картопостроения

Термин географическая информационная система стандартно определяется как информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, отображение и распространение пространственно-координированных данных. Термин ГИС употребляется и в другом значении – он обозначает программное средство ГИС, программный продукт, ГИС-пакет, обеспечивающий функционирование ГИС как системы (ArcGIS).

Функции ГИС вытекают из четырёх решаемых технологических задач:

· Сбор данных об окружающей природной среде и её состоянии

· Передача, тематическая обработка и организация хранения данных

· Обеспечение моделирования и анализа данных в пределах обоснованных масштабов карт и временных рядов наблюдений

· Выработка рекомендованных решений на основе анализа смыслового ряда информации: «наблюдение-предсказание-решение» как основного набора функций ГИС.

Говоря об основных функциях ГИС можно выделить три основных: визуализацию, организацию, а также анализ и обработку данных.

Структура геоинформационных систем чаще всего такова: позиционная (географическая) база данных, содержащая данные о местоположении объекта на земной поверхности используется совместно с атрибутивной базой данных, содержащей описательные сведения об объектах. Вся эта система работает на аппаратной платформе под управлением персонала и соответствующего программного обеспечения с использованием методического и алгоритмического аппарата. Таким образом, структуру ГИС можно представить как совокупность следующих компонентов: данные, программное обеспечение, персонал, оборудование, а также методики и алгоритмы.

Данные – это совокупность фактов и сведений, которые представлены в неком формализованном виде (качественные или количественные характеристики). Все данные должны быть в таком виде, чтобы их можно было оцифровать и обработать вручную или с помощью систем автоматизации.

Методический и алгоритмический аппарат геоинформационных технологий прямо связан с различными областями прикладной математики, с машинной графикой, распознаванием образов, анализом сцен, цифровой фильтрацией и автоматической классификацией в блоке обработки цифровых изображений растровых ГИС, геодезии и топографии.

Программное обеспечение – это функции и инструменты, необходимые для управления, анализа и визуализации пространственной информации, а также управления ГИС в целом. Ключевыми компонентами программных продуктов являются система ввода и обработки географической информации, система управления данными, системы анализа, визуализации, а также пространственных и атрибутивных запросов (отображения), графический пользовательский интерфейс для лёгкого доступа к инструментам и встроенная среда разработки для создания дополнительного ПО.

Аппаратное обеспечение представлено как минимум компьютером, на котором работает ГИС, а также средствами вывода (принтерами, плоттерами и т.д.).

Одним из ключевых компонентов является также персонал – создание и управление ГИС невозможно без людей. Персоналом ГИС являются как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, создающие и управляющие данными, так и непосредственные пользователи.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: