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

8 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

27781. Господарські првовідносини 106 KB
  Юридичний зміст господарських відносин — це права та обов’язки суб’єктів господарювання, які виникають у них у процесі здійснення зазначеної діяльності.
27782. Педагогика сотрудничества 19.18 KB
  в советской педагогике получает развитие новое направление педагогика сотрудничества система методов приемов обучения и воспитания основанных на принципе гуманизма и творческого подхода к развитию личности. Педагогика сотрудничества базировалась на следующих принципах: обучение как творческое взаимодействие учителя и учащихся; обучение без принуждения; идея трудной цели; идея крупных блоков объединение несколько уроков в блоки; использование опор опорные сигналы схемы детали; самоанализ деятельности коллективный...
27783. И.И. Бецкой (1704–1795) 23.11 KB
  Бецкой 17041795 является заметной личностью в России XVIII в. Для этого дела был привлечен Иван Иванович Бецкой. В Генеральном учреждении о воспитании обоего пола юношества 1764 получившем силу закона Бецкой сформулировал понятие воспитания которое по его словам должно придать известное направление воле и сердцу выработать характер внушить согласное с природой человека здравое чувство нравы и правила искоренить предрассудки. Бецкой перечисляет добродетели и качества принадлежащие к доброму воспитанию: утверждать сердце в...
27784. Социализирующие функции религиозных организаций 18.38 KB
  В социализации человека религия и религиозные организации общности верующих при молитвенных центрах были важнейшим после семьи фактором. Кроме того различные конфессии ведут активную работу по привлечению в свои ряды новых верующих. В процессе социализации верующих религиозные организации реализуют ряд функций. Это осуществляется в процессе коллективных культовых действий и всей жизнедеятельности организаций а также через различные формы контроля в одних конфессиях более в других менее жесткого за соответствием жизни верующих...
27785. Личностно-ориентированные педагогические технологии 15.04 KB
  В педагогике и педагогической психологии до настоящего момента были предприняты различные попытки определить сущность личностноориентированного обучения. Якиманской признание ученика главной действующей фигурой всего образовательного процесса и есть личностноориентированная педагогика. Для выстраивания модели личностноориентированного обучения она считает необходимым различать следующие понятия.
27786. Социально-педагогическая технология 16.42 KB
  Она может рассматриваться: как обоснование описание этапов методов и средств социальнопедагогической деятельности обеспечивающих достижение определенного результата; как целесообразная оптимальная последовательность деятельности направленная на достижение определенной социальнопедагогической цели. Мардахаев полагает что в каждой конкретной ситуации социальному педагогу необходимо уяснить: Социальнопедагогическую цель к чему стремиться чего следует добиваться; Условия ее реализации; Особенности и возможности объекта; ...
27787. Джон Локк (1632-1704) 20.34 KB
  Из всех людей с которыми мы встречаемся девять десятых становится тем что они есть: добрыми или злыми полезными или нет благодаря воспитанию говорил Локк. Джентльмен должен получить физическое нравственное и умственное воспитание но не в школе ибо школа по мнению Локка это учреждение где собрана пестрая толпа дурно воспитанных порочных мальчиков всякого состояния. Локк исходя из практики аристократических семейств рекомендовал поручить все дело воспитания джентльмена хорошо подготовленному солидному воспитателю.
27788. ПОСЛЕДСТВИЯ НАСИЛИЯ У ДЕТЕЙ 115 KB
  Среди отдаленных последствий жестокого обращения с детьми выделяются нарушения физического и психического развития ребенка различные соматические заболевания личностные и эмоциональные нарушения социальные последствия. Нарушения физического и психического развития У большинства детей живущих в семьях в которых тяжелое физическое наказание брань в адрес ребенка являются методами воспитания или в семьях где они лишены тепла внимания например в семьях родителейалкоголиков имеются признаки задержки физического и...
27789. ФОРМЫ РАБОТЫ СОЦИАЛЬНОГО ПЕДАГОГА ПО ПРОФОРИЕНТАЦИИ 56 KB
  Общие сведения о профессии: Краткая характеристика отрасли народного хозяйства где применяется профессия краткий исторический очерк и перспективы развития профессии основные специальности связанные с данной профессией. Производственное содержание профессии: Место и роль профессии в научнотехническом прогрессе ее перспективность; предмет средства и продукт труда; содержание и характер функция трудовой деятельности; объем механизации и автоматизации труда; общие и специальные знания и умения специалиста данной профессии моральные...