Реальности (цифровая модель местности), содержащее его местоуказание и набор свойств, ха-

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Площадь

S=1081, 44 км2

С одной стороны, применение ГИС для обработки и анализа пространственной информации в

различных областях жизнедеятельности способствует возникновению междисциплинарных понятий и

методов. С другой стороны, развитие самой геоинформатики приводит к организации внутренних

(собственных) требований к объектам изучения, что приводит к определенным ограничениям мето-

дов, используемых в конкретных дисциплинах (строительстве, геологии, биологии и т.д.). Такая си-

туация создает атмосферу живого общения людей, которые занимаются различной деятельностью

(иногда очень разной), но объединенных геоинформационным подходом к работе или исследованиям.

1.2. Основополагающие понятия и термины

Геоинформационные технологии – бурно развивающееся направление современных информа-

ционных технологий. По этой причине пока нельзя говорить о существовании общепринятой терми-

нологии в этой отрасли знаний. Достаточно привести многочисленные определения ГИС, предложен-

ные разными авторами, чтобы понять, насколько еще молода эта сфера деятельности.

Итак:

ГИС – это “внутренне позиционированная автоматизированная пространственная информа-

ционная система, создаваемая для управления данными, их картографического отображения и анали-

за”. ( Berry J. )

Хочу отметить, что данное определение не совсем полное, поскольку не учитывает человека,

как элемент информационной системы. Человек в любой информационной системе занимает важное

место – это и наблюдатель, и эксперт, и аналитик. Очень часто исследователи в области геоинформа-

тики для акцентирования роли человека в ГИС используют словосочетание “человеко-машинный

комплекс”.

ГИС – это “аппаратно-программный человеко-машинный комплекс, обеспечивающий сбор,

обработку, отображение и распространение пространственно-координированных данных, интеграцию

данных и знаний о территории для их эффективного использования при решении научных и приклад-

ных географических задач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозирова-

нием и управлением окружающей средой и территориальной организацией общества". (Кошкарев

А.В.)

ГИС – это “система, состоящая из людей, а также технических и организационных средств,

которые осуществляют сбор, передачу, ввод и обработку данных с целью выработки информации,

удобной для дальнейшего использования в географическом исследовании и для ее практического

применения”. ( Konecny M. )

ГИС – это “комплекс аппаратно-программных средств и деятельности человека по хранению,

манипулированию и отображению географических (пространственно соотнесенных) данных”. ( Abler

R. )

ГИС – это “динамически организованное множество данных (динамическая база данных или

банк данных), соединенное с множеством моделей, реализованных на ЭВМ для расчетных, графиче-

ских и картографических преобразований этих данных в пространственную информацию в целях

удовлетворения специфических потребностей определенных пользователей в пределах структуры

точно определенных концепций и технологий”. ( Degani A. )

ГИС – это: " система, включающая базу данных, аппаратуру, специализированное матобеспе-

чение и пакеты программ, предназначенных для расширения базы данных, для манипулирования дан-

ными, их визуализации в виде карт или таблиц и, в конечном итоге, для принятия решений о том или

ином варианте хозяйственной деятельности". (Lillesand T.)

ГИС – это: " реализованное с помощью автоматических средств (ЭВМ) хранилище системы

знаний о территориальном аспекте взаимодействия природы и общества, а также программного обес-

печения, моделирующего функции поиска, ввода, моделирования и др." (Трофимов А.М., Панасюк

М.В.)

Автору настоящего учебника наиболее симпатично простое, и в тоже вре-

мя полное определение американского ученого D.P. Lusch:

ГИС – это интегрированная компьютерная система, находящаяся под управлением специали-

стов-аналитиков, которая осуществляет сбор, хранение, манипулирование, анализ, моделирование и

отображение пространственно соотнесенных данных (см. рис.1.5).

Рис. 1.5. Схема геоинформационной системы.

Как видно, определений ГИС много, но каждое из них является верным.

Отличие их лишь в широте охвата рассматриваемой проблемы. Кроме того, в

учебнике часто будут встречаться следующие термины, часть которых взята с

сайта www.glossary.ru:

Карта – (Map, Chart, нем. Karte, фр. Carte, от греч. Chartes - лист, свиток) – плоское, матема-

тически определенное, уменьшенное, генерализованное условно-знаковое изображение поверхности

Земли, другого небесного тела или космического пространства, показывающее размещение, свойства

и связи природных и социально-экономических явлений. Карта рассматривается как образно-знаковая

модель, обладающая высокой информативностью, пространственно-временным подобием относи-

тельно оригинала, метричностью, особой __Т__АO(T_обзорностью и наглядностью, что делает ее важнейшим

средством познания в науках о Земле и социально-экономических науках.

Чтение карты – восприятие карты (визуальное, тактильное или автоматическое), основанное

на распознавании картографических образов, истолковании и понимании ее содержания. Эффектив-

ность чтения карты зависит от читаемости карты, т.е. от легкости и быстроты восприятия отдельных

обозначений, картографических образов и всего изображения в целом. В свою очередь, читаемость

определяется наглядностью условных знаков, качеством оформления карты, общей загруженностью

карты, различимостью деталей изображения.

Цифровая карта – (Numerical map, Digital map, нем. Numerische karte) –цифровая модель по-

верхности, сформированная с учетом законов картографической генерализации в принятых для карт

проекции, разграфке, системе координат и высот. По сути, термин “цифровая карта” означает именно

цифровую модель, цифровые картографические данные. Цифровая карта создается с полным соблю-

дением нормативов и правил картографирования, точности карт, генерализации, системы условных

Входные данные

(карты, снимки,

Цифровые данные)

Ввод данных

В БД

Хранилище

Данных

Преобразование

И анализ данных

Данные в

Цифровом

Формате

Вывод готовой про-

Дукции (цифровые

Карты, печатные

Карты, атрибутив-

Ные данные

обозначений. Цифровая карта служит основой для изготовления обычных бумажных, компьютерных,

электронных карт, она входит в состав картографической базы данных, является одним из важней-

ших элементов информационного обеспечения ГИС и одновременно может быть результатом функ-

ционирования ГИС.

Компьютерная карта – карта, полученная на устройстве графического вывода с помощью

средств автоматизированного картографирования (графопостроителей, принтеров, дигитайзеров и др.

на бумаге, пластике, фотопленке и иных материалах) или с помощью геоинформационной системы.

Иногда к компьютерной карте относят также карты, изготовленные на неспециализированных прибо-

рах, например, на алфавитно-цифровых печатных устройствах, так называемые ЭВМ-карты или АЦ-

ПУ-карты.

ГИС-технологии – технологическая основа создания географических информационных сис-

тем, позволяющая реализовать их функциональные возможности.

Геоинформационный анализ – анализ размещения, структуры, взаимосвязей объектов и явле-

ний с использованием методов пространственного анализа и геомоделирования.

Функциональные возможности ГИС – набор функций географических информационных сис-

тем и соответствующих программных средств:

• ввод данных в машинную среду путем импорта из существующих наборов цифровых данных

или с помощью оцифровки источников;

• преобразование данных, включая конвертирование данных из одного формата в другой,

трансформацию картографических проекций, изменение систем координат;

• хранение, манипулирование и управление данными во внутренних и внешних базах данных;

• картометрические операции;

• средства персональных настроек пользователей.

Геоинформатика – наука, технология и производственная деятельность:

• по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию гео-

графических информационных систем;

• по разработке геоинформационных технологий;

• по прикладным аспектам или приложениям ГИС для практических или геонаучных целей.

Геоматика — это совокупность применений информационных технологий, мультимедиа и

средств телекоммуникации для обработки данных, анализа геосистем, автоматизированного карто-

графирования; также этот термин употребляется как синоним геоинформатики или геоинформацион-

ного картографирования.

Цифровое покрытие (слой, тема) – семейство однотипных (одной мерности) пространствен-

ных объектов, относящихся к одному классу объектов в пределах некоторой территории и в системе

координат, общих для набора слоев. По типу объектов различают точечные, линейные __________и полигональ-

ные цифровые покрытия.

Пространственный объект (графический примитив) – цифровое представление объекта

Поверхности.

1.3. Эволюция ГИС

История ГИС берет своё начало с конца пятидесятых годов прошлого столетия. За пятьдесят

лет пройдено несколько этапов, позволивших создать самостоятельно функционирующую сферу –

сферу геоинформационных технологий. Основные достижения в геоинформационной картографии

были, к сожалению, получены в США, Канаде и Европе, а не в России. Россия и бывший СССР не

участвовали в мировом процессе создания и развития геоинформационных технологий вплоть до се-

редины 1980-х годов. Тем не менее, наша страна имеет свой, пусть небольшой, опыт развития геоин-

формационных систем и технологий.

В истории развития геоинформационных систем выделяют четыре периода:

Новаторский период (поздние 1950е - ранние 1970е гг.)

• исследование принципиальных возможностей информационных систем, пограничных облас-

тей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоре-

тические работы.

Таблица 1.1.

ГИС Software и компании

Фирма-производитель Software

MapInfo MapInfo Pro

ESRI ArcView, Arc/INFO

Autodesk GmbH

AutoCAD MAP, AutoCAD Land Development,

Autodesk MapGuide R5,

AutoCAD Map 2000

Caliper Maptitude

Integraph GeoMedia

Tactician Tactician

Geograph ГеоГраф ГИС 2.0

КРЕДО-Диалог CREDO

В установленной ГИС затраты на оборудование и ПО составляют лишь малую часть от затрат

на приобретение и обработку данных. Обычно поставщики географических и атрибутивных данных

предоставляют информацию о формате данных, дате их получения, их источниках, качестве и анали-

зируемости.

1.6. Географические и атрибутивные данные

Как уже отмечалось, ГИС нацелена на совместную обработку информации двух типов:

1. географическая _иє_RЄmЎ_Д_ъ(пространственная, картографическая) информация;

2. атрибутивная (непространственная, семантическая, тематическая, описательная, таблич-

ная) информация.

Географическая информация в ГИС представлена данными, описывающими пространствен-

ное месторасположение объектов (координаты, элементы графического оформления). Данные нахо-

дятся в цифровой форме на магнитных лентах, магнитных, оптических и “жестких” дисках и служат

для визуализации картины в той или иной модели данных.

Атрибутивная информация в ГИС – это данные, описывающие качественные или количест-

венные параметры пространственно соотнесенных объектов.

Так, например, жилая постройка на дисплее может быть представлена в виде полигона (гра-

фическая составляющая), а в атрибутивной базе данных будет содержаться информация об ее площа-

ди, почтовом адресе, количестве этажей, материале стен, типе фундамента, годе постройки и т.д., рис.

1.6.

В геоинформационной системе присутствует подсистема управления как географической, так

и атрибутивной информации. Пространственный анализ, который включает в себя проверку взаимно-

го расположения объектов, установление закономерностей их распределения, нахождение смежных

объектов, измерение расстояния и площади и т.д., проводят с опорой на географическую информа-

цию. Функции семантической (непространственной) обработки предназначены для анализа и управ-

ления атрибутивной информацией, рис. 1.7.

Рис.1.6. Естественный мир и его отображение в ГИС.

Рис.1.7. Вычисление кратчайшего пути в геоинформационной системе ArcView GIS.

Практически в каждой ГИС имеются средства и инструменты, позволяющие вводить и редак-

тировать информацию, визуально отображать данные – это масштабирование изображений (увеличе-

ние или уменьшение), прокрутка, пролистывание или просмотр как слайд-шоу и т.д. В этом процессе

не последнее место занимает дружелюбный графический пользовательский интерфейс, предоставляе-

мый современными операционными системами, такими как Windows, Linux, Solaris, – диалоговые

окошки, контекстные меню, другие элементы управления (кнопки, переключатели, ползунки и т.д.).

В полнофункциональной ГИС, как и любой информационной системе, имеются развитые

средства вывода информации. К таким средствам можно отнести генераторы отчетов, инструменты

создания и редактирования тематических карт, различных схем, графиков, легенд, таблиц и диаграмм.

Современные ГИС позволяют создавать высококачественные карты, по информативности и техноло-

гичности не уступающие, а зачастую превосходящие существующие традиционные бумажные карты.

У многих ГИС имеются встроенные средства разработки приложений, которые используются

для адаптации стандартного программного обеспечения с целью решения конкретных задач пользова-

Владивосток,

Жилой дом,

Пер. Аксаковский

теля. Для этих целей применяются не только специальные языки программирования, но и общерас-

пространенные (С, С#, С++, Delphi, Visual Basic и др.).

1.7. ГИС и цифровая картография

Как уже упоминалось, создание картографической продукции с помощью компьютера можно

осуществить разными способами. Существует ряд графических редакторов (CorelDraw, Adobe

illustrator, Adobe Indesign и др.), которые позволяют подготавливать карты со сложным содержимым

очень высокого качества. Однако, даже точные картографические изображения, созданные в графиче-

ском редакторе, нельзя именовать геоинформационной системой. Такие изображения называют циф-

ровыми картами (см. раздел 1.2) и рассматривают как составные элементы или результат функцио-

нирования ГИС. Очень часто понятие цифровой карты путают с понятием компьютерной карты (см.

раздел 1.2).

В то же время далеко не всегда цифровая карта может простым путем войти в состав ГИС, да-

же если их внешние границы совпадают. Нужно различать цифровую карту, изготовленную для тира-

жирования на бумагу или пластик, и для ГИС. Обычно выделяют целый ряд признаков, которые по-

зволяют отличать цифровые карты для ГИС от цифрового макета карты для печати, табл.1.2. Из таб-

лицы можно увидеть, что в технологии подготовки цифровой карты для ГИС и макета для печати

много принципиальных различий.

Важным признаком ГИС является географическая привязка объектов, что дает возможность

пользоваться единым координатным пространством. Трансформирование из одной координатной сис-

темы в другую и изменения проекций можно выполнять, опираясь на особенности конечного продук-

та. Используя жесткую координатную привязку, можно с легкостью управлять одними и теми же

слоями или объектами ГИС различного типа и масштабности. В итоге пользователю предоставляют

набор деталей, которые можно собирать разными способами, а вид готовой ГИС будет определяться

только его творческими способностями.

Другой фундаментальный признак ГИС – это применение аналитической обработки. В этом

случае аналитический алгоритм составляется самим пользователем на основании запросов. Выполнив

несколько последовательных операций пространственного анализа ( буферизацию, объединение, вы-

резание, наложение), почти всегда можно получить необходимый результат. Далее мы рассмотрим

подобные операции более детально и продемонстрируем их работу на примерах.

К одной из наиболее значимых функций ГИС относится возможность моделирования на их

основе. В принципе человеку нужно только составить серию запросов: “что произойдет, если…”, и

простейшая модель местности или географического объекта готова.

Таблица 1.2.