Период потребления (поздние 1980е - настоящее время)

• повышенная конкурентная борьба среди коммерческих производителей геоинформационных

технологий и услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и “открытость” про-

граммных средств позволяет пользователям самим настраивать, адаптировать, использовать и

даже модифицировать программы, появление пользовательских “клубов”, телеконференций,

территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, воз-

росшая потребность в географических данных, начало формирования геоинформационной

инфраструктуры планетарного масштаба.

Хотелось бы несколько слов сказать об организациях, проектах и исследователях, сыгравших

ключевую роль в развитии ГИС.

В конце 60-х Бюро переписи США разработало формат GBF-DIME (Geographic Base File,

Dual Independent Map Encoding). В этом формате впервые была реализована схема определения про-

странственных отношений между объектами, называемая топологией, которая описывает, как линей-

ные объекты на карте взаимосвязаны между собой, какие площадные объекты граничат друг с другом,

а какие объекты состоят из соседствующих элементов. Впервые были пронумерованы узловые точки,

впервые были присвоены идентификаторы площадям по разные стороны линий. Это было революци-

онное нововведение. Формат GBF-DIME позже трансформировался в TIGER. Важными лицами этого

процесса явились математик Джеймс Корбетт (James Corbett), программисты Дональд Кук (Donald

Cooke) и Максфилд (Maxfield). Карты в формате GBF-DIME в течение 70х годов были сформирова-

ны для всех городов Соединенных Штатов. Эту технологию по сегодняшний день использует множе-

ство современных ГИС.

Многие важные идеи, касающиеся ГИС, возникли в стенах Лаборатории компьютерной гра-

фики и пространственного анализа Гарварда. Из этой лаборатории вышло несколько ключевых фигур

ГИС индустрии: это Говард Фишер (Howard Fisher) – основатель лаборатории и программист Дана

Томлин (Dana Tomlin), заложившая основы картографической алгебры, создав знаменитое семейство

растровых программных средств Map Analysis Package - MAP, PMAP, aMAP.

Наиболее известными и хорошо зарекомендовавшими себя программными продуктами Гар-

вардской лаборатории являются:

• SYMAP (система многоцелевого картографирования);

• CALFORM (программа вывода картографического изображения на плоттер);

• SYMVU (просмотр перспективных (трехмерных) изображений);

• ODYSSEY (предшественник знаменитого ARC/INFO).

Большое влияние на развитие ГИС-технологий оказали теоретические разработки в области

географии и пространственных взаимоотношений, а также в развитие количественных методов в гео-

графии в США, Канаде, Франции, Англии, Швеции (работы У.Гаррисона (William Garrison),

Т.Хагерстранда (Torsten Hagerstrand), Г.Маккарти (Harold McCarty), Я.Макхарга (Ian McHarg).

В завершении этого краткого экскурса в историю ГИС отметим старейшие компании, осно-

ванные в 1969 году, которые являются и по сей день крупнейшими разработчиками ГИС – это ESRI и

Intergraph. Эти две компании являются производителями самых популярных в США и в мире геоин-

формационных систем – так, вдвоем они производят ровно половину ГИС, используемых в США. На-

чиная с 90-х гг. прошлого столетия, эти фирмы активно осваивают российский рынок ГИС.

1.4. Сферы применения ГИС

В настоящее время геоинформационные технологии проникли практически во все сферы жиз-

ни. Отметим основные:

• Экология и природопользование

• Земельный кадастр и землеустройство

• Морская, авиационная и автомобильная навигация

• Управление городским хозяйством

• Региональное планирование

• Маркетинг

• Демография и исследование трудовых ресурсов

• Управление дорожным движением

• Оперативное управление и планирование в чрезвычайных ситуациях

• Социология и политология

Кроме того, ГИС используются для решения разнородных задач, таких как:

• обеспечение комплексного и отраслевого кадастра;

• поиск и эффективное использование природных ресурсов;

• территориальное и отраслевое планирование;

• контроль условий жизни населения, здравоохранение, социальное обслуживание, трудовая за-

нятость;

• обеспечение деятельности правоохранительных органов и силовых структур;

• наука и образование;

• картографирование.

На рис.1.6 представлены связи ГИС с другими дисциплинами.

Рис.1.6. Связь ГИС с научными дисциплинами и технологиями.

Специалисты, работающие в области ГИС и геоинформационных технологий, занимаются

следующим:

• накоплением первичных данных;

• проектированием баз данных;

• проектированием ГИС;

• планированием, управлением и администрированием геоинформационных проектов;

• разработкой и поддержкой ГИС;

• маркетингом и распространением ГИС-продукции и геоданных;

• профессиональным геоинформационным образование и обучением ГИС-технологиям.

1.5. Базовые компоненты ГИС

Любая ГИС включает в себя следующие компоненты:

• аппаратная платформа (hardware),

• программное обеспечение (software),

• данные (data),

• человек-аналитик.

Аппаратная платформа в свою очередь состоит из следующих частей:

• компьютеры ( рабочие станции, ноутбуки, карманные ПК),

• средства хранения данных (винчестеры, компакт-диски, дискеты, флэш-память),

• устройства ввода информации ( дигитайзеры, сканеры, цифровые камеры и фотоаппараты,

клавиатуры, компьютерные мыши),

• устройства вывода информации (принтеры, плоттеры, проекторы, дисплеи).

Сердцем любой ГИС являются используемые для анализа данные. Устройства ввода позволя-

ют конвертировать существующую географическую информацию в тот формат, который использует-

ся в данной ГИС. Географическая информация включает в себя бумажные карты, материалы аэрофо-

тосъемок и дистанционного зондирования, адреса, координаты объектов собранные при помощи сис-

тем глобального позиционирования GPS (Global Position System), космических спутников или циф-

ровой географической информации, хранимой в других форматах.

Приведем несколько примеров аппаратных платформ, которые могут быть использованы в

ГИС. Самая простая и недорогая конфигурация ГИС-платформы, которая может быть установлена

дома либо в небольшом офисе включает в себя компьютер и лазерный либо струйный принтер (черно-

белый). Если же ГИС предназначена для создания высококачественных профессиональных цифровых

карт, тогда аппаратная платформа может быть представлена следующими компонентами: высокопро-

изводительный компьютер, мощный сервер, современный дигитайзер, быстродействующие цветные

лазерные принтеры и плоттеры.

Если говорить о программном обеспечении ГИС, то следует отметить, что большинство про-

граммных пакетов обладают схожим набором характеристик, такими как, послойное картографирова-

ние, маркирование, кодирование геоинформации, нахождение объектов в заданной области, опреде-

ление разных величин, но очень сильно различаются в цене и функциональности. Выбор программно-

го обеспечения зависит от конкретных прикладных задач, решаемых пользователем. Для примера

приведем список, содержащий названия фирм и ПО, которое они выпускают, табл.1.1.

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.

⇐ Предыдущая12

Поделиться: