67150

Геоинформатика и геоинформационные системы

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Геоинформационная система (ГИС) это система направленная на хранение исходных данных и (или) решение задач связанных с получением конечных данных необходимых для пользователя данной системы.

Русский

2014-12-20

88.5 KB

6 чел.

Лекция 1.

Геоинформатика и геоинформационные системы

Геоинформатика

Гео — греческий термин, приставка означающая отношение слова к наукам о земле.

Вторая часть слова информатика или иными словами пространственная информация о земле, которая стала важнейшим фактором в сферах экономики и экологии, политики и национальных отношений и во многих других отраслях человеческой деятельности.

Геоинформационная система (ГИС) это система направленная на хранение исходных данных и (или) решение задач связанных с получением конечных данных необходимых для пользователя данной системы.

ГИС охватывают все пространственные уровни - от глобального до муниципального, суммируя самую разнообразную информацию о нашей планете: картографическую, аэрокосмическую, статистическую, материалы полевых экспедиций и т. д.

В создании ГИС участвуют международные организации (ООН, ЮНЕП, ФАО и др.), крупнейшие государственные учреждения, министерства и ведомства, картографические, геологические и земельные службы, статистические управления, частные фирмы, научно-исследовательские институты и университеты. На разработку ГИС выделяются значительные финансовые средства, в создании ГИС участвуют целые отрасли промышленности, создается разветвленная (нередко транснациональная) геоинформационная инфраструктура, сопряженная с телекоммуникационными сетями.

Рассмотрим современное определение термина.

  •  Геоинформатика - отрасль науки, изучающая природные и социально-экономические   геосистемы (их структуру, связи, динамику, функционирование в пространстве времени) посредством компьютерного моделирования на основе баз данных и знаний (научно-познавательный подход);
  •  Геоинформатика - технология (ГИС-технология) сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно-координированной информации, цель которой обеспечить решение задач инвентаризации, оптимизации и управления геосистемами;
  •  Геоинформатика - производство,  т е. изготовление аппаратных средств и программных продуктов, стандартных коммерческих ГИС-оболочек разного целевого назначения и проблемной ориентации.

В соответствии со сформулированными выше трактовками геоинформатики могут быть рассмотрены и различные подходы к определению геоинформационных систем:

  •  ГИС - средство моделирования и познания природных и социально-экономических геосистем;
  •  ГИС -  технология сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно-координированной геоинформации для обеспечения управления и принятия решений;
  •  ГИС - совокупность аппаратно-программных продуктов (ГИС-оболочек), баз данных, систем управления разного целевого назначения.

ГИС принадлежат к классу информационных систем и обязательными их признаками являются:

  1.  Географическая (пространственная и (или) пространственно-временная) привязка данных;
  2.  Возможность создания новой информации на основе синтеза имеющихся данных;
  3.  Автоматическое обновление баз данных за счет вновь поступающей информации;
  4.  Обеспечение принятия решений ( то есть предоставление обработанных

геоинформационных данных, в объеме достаточном для принятия правильных решений).

Самые распространенные сферы использования ГИС:

  •   Поиск и рациональное использование природных ресурсов;
  •   Территориальное и отраслевое планирование и управление промышленностью и энергетикой, сельским хозяйством, транспортом, финансами;
  •   Обеспечение комплексного и отраслевого кадастра;
  •   Мониторинг экологических ситуаций и опасных природных явлений, оценка техногенных воздействий на среду и их последствий, обеспечение экологической безопасности страны и ее регионов, экологическая экспертиза;                                                           
  •   Контроль условий жизни населения, здравоохранение и рекреация, социальное обслуживание, обеспеченность работой;
  •   Обеспечение деятельности органов законодательной и исполнительной государственной власти, политических партий, средств массовой информации;
  •   Обеспечение деятельности правоохранительных органов и военных ведомств, решение оборонных задач;
  •   Образование и культура;
  •   Научные исследования и прогнозирование;
  •   Морская и авиационная навигация, оптимизация транспортных перевозок и связи;
  •   Картографирование (комплексное и отраслевое), создание тематических карт, национальные и региональных атласов, дешифрирование и интерпретация материалов дистанционного зондирования, обновление карт, оперативное картографирование.

Различают следующие компонентные уровни применения ГИС:

рельеф, недра, геофизические поля - литосфера;

воздух, климат, погода - атмосфера;

воды суши (в т.ч. водохранилища), моря - гидросфера;

растительный покров, животный мир - биосфера;

почвы, геохимические поля;

социальные условия, медико-географическая обстановка, наука, культура

  - социосфера;

хозяйство, транспорт, энергетика, финансы, сфера обслуживания - техносфера;

экологическое состояние, кризисные ситуации - природно-социальная-техносфера.

Выделяют четыре основных типа источников данных для ГИС.

Рис. 1. Источники данных для ГИС

Рис. 2. Функции ГИС

Структурной особенностью является наличие у ГИС 4-х подсистем:

  1.  Подсистема ввода информации - для оцифровки, редактирования и форматирования карт, изображений, таблиц.

Обычно преобладающая масса источников данных - это аналоговые данные (карты, таблицы, фотоматериалы), требующие их перевода в цифровую форму, пригодную для обработки средствами автоматизации. Это вызывает необходимость иметь в структуре ГИС особый блок ввода данных, позволяющий выполнять операции цифpования и кодирования источников различного типа. Зачастую это наиболее трудоемкая, дорогая и менее всего автоматизированная часть технологической цепи ГИС. Существуют схемы цифpования карт с помощью цифpователей (дигитайзеpов) с ручным обводом, устройств отслеживания линий в автоматическом режиме и сканирующих устройств.

В настоящее время планомерное цифpование карт, перевод всего процесса создания карт на цифровые методы и формирование картографических (топографических) банков данных осуществляется многими государственными топогpафо-каpтогpафическими службами.

Существенная часть материалов аэрокосмических съемок и других данных, получаемых по программам дистанционного зондирования Земли из космоса, принимается сейчас непосредственно в цифровом виде, что значительно облегчает их использование в качестве источников данных для ГИС.

Исходные и обработанные данные в табличной, графической и картографической формах могут быть получены в режиме реального времени с терминала в любой точке страны. Абонентами такой системы могут быть различные пользователи, включая государственные и частные организации и научные учреждения. Средой передачи данных в данном случае может быть интернет, выделенная кабельная линия, спутниковая связь.

  1.  Подсистема хранения информации - для поиска, изменения и редактирования данных.

Базы данных - упорядоченные массивы данных по какой-либо теме (темам), представленные в цифровой форме, например базы данных о рельефе, населенных пунктах, базы геологической или экологической информации. Формирование баз данных, доступ и работу с ними обеспечивает система управления базами данных (СУБД), которая позволяет быстро находить требуемую информацию и проводить ее дальнейшую обработку. Если базы данных размещены на нескольких компьютерах (например, в разных учреждениях или даже в разных городах и странах), то их называют распределенными базами данных. Это удобно, так как каждый формирует свой массив, следит за ним и поддерживает на требуемом уровне. Совокупности баз данных и средств управления ими образуют банки данных. Распределенные базы и банки данных соединяют компьютерными сетями, и доступ к ним (запросы, поиск, чтение, обновление) осуществляется под единым управлением.

Базы данных могут быть представлены в (векторном или растровом) формате в виде отдельных слоев ("покрытий"), вполне аналогичных элементам содержания карты.

  1.  Подсистема анализа (обработки) информации - для получения из данных полезной информации путем их обработки, а также принятия решений по оптимизации хранения и доступа к данным.

Подсистема состоит из самого компьютера, системы управления и программного обеспечения. Созданы сотни разнообразных специализированных программ (пакетов программ), которые позволяют выбирать нужную проекцию, приемы генерализации, строить карты, совмещать их друг с другом, визуализировать и выводить на печать. Программные комплексы способны выполнять и более сложные работы: проводить анализ территории, дешифрировать снимки и классифицировать картографируемые объекты, моделировать природные и техногенные процессы, сопоставлять, оценивать альтернативные варианты и выбирать оптимальные решения. В качестве примера системы анализа и обработки информации можно привести математическую картографию и выбор и трансформацию данных по слоям.

Рис. 3. Структура слоев в ГИС

  1.  Подсистема вывода информации - для просмотра всей или части базы данных и отображения информации в табличной или картографической  форме.

Это экраны (дисплеи), печатающие устройства (принтеры) различной конструкции, чертежные автоматы (плоттеры) и др. С их помощью быстро выводят результаты картографирования и варианты решений в той форме, которая удобна пользователю. Это могут быть не только карты, но и тексты, графики, трехмерные модели, таблицы, однако если речь идет о пространственной информации, то чаще всего она дается в картографической форме, наиболее привычной и легко обозримой. Немаловажно и то, что изображение с экрана может быть скопировано на бумагу, то есть, могут быть получены так называемые "твердые копии".

Вывод карты на экран дисплея удобен для показа динамики явления, когда одна карта, сменяя другую, помогает уяснить ход процесса. Это может быть и анимация отдельных точек или знаков, например мигание или перемещение по экрану.

Интересные результаты получаются при использовании мультипликации, например, для имитации динамических ситуаций загрязнения окружающей среды. Активно ведутся разработки по созданию объемно-пеpспективных изображений, прежде всего трехмерных блок-диагpамм и стеpеокаpт.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70146. Одноэтажное промышленное здание. Проект центра сервисного обслуживания автомобилей LADA в городе Новосибирске 61.5 KB
  Проект - одноэтажное промышленное здание выполняется на 2-х листах формата А1. Помимо этого к проекту прилагается пояснительная записка. Схема промышленного здания выдаётся преподавателем, а также задаются основные размеры...
70147. Расчет и выбор посадок с зазором, с натягом, колец подшипников качения 989.5 KB
  Взаимозаменяемостью издедий (машин, приборов, механизмов и т.д.), их частей или других видов продукции (сырья, материалов, полуфабрикатов и т.д.) называют их свойство равноценно заменять при использовании любой из множества экземпляров изделий, их частей или иной продукции...
70149. Отопление и вентиляция жилого четырехэтажного здания 143.02 KB
  Система отопления Выбор системы отопления и типа нагревательных приборов; Тепловой расчет стояка; Гидравлический расчет системы отопления; Расчет элеваторной установки; Расчет нагревательных приборов; Вентиляция Нормы вытяжки воздуха...
70150. Отопление и вентиляция жилого четырёхэтажного здания (жилого дома) 336.12 KB
  Назначение здания - жилой дом. СНиП- 23-02-03 «Тепловая защита зданий» СНиП- 23-01-99 «Строительная климатология» Район постройки г.Татарск Число этажей- 4 Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 t= - 39 Температура наиболее холодных суток, обеспеченностью 0,92 t= - 41...
70151. Отопление и вентиляция жилого четырехэтажного здания в г. Минусинск 1.05 MB
  Район постройки г. Минусинск Число этажей- 4 Расчетная температура наружного воздуха обеспеченностью 0,92 t=-42 Температура холодных суток t=-43 Температура среднего отопительного периода t=-9,5 Средняя скорость ветра за январь...
70152. Деревянный каркас одноэтажного производственного здания 771.5 KB
  Ограждающей конструкцией покрытия является утеплённая клеефанерная плита с одной верхней обшивкой. Размер панели в плане 1518-4180 мм. Обшивка плиты выполнена из фанеры клееной повышенной водостойкости марки ФСФ ГОСТ 3916.2-96, порода древесины шпона фанеры – лиственница.