Понятие ГИС
Кадастровые инженеры, проектировщики, геологи и другие специалисты часто сталкиваются с необходимостью использования картографических данных в работе. Современные разработки позволяют получать со спутника изображения местности в мельчайших деталях, а специально созданное программное обеспечение – использовать эти сведения для аналитических целей и выводить их в нужном формате.
Поговорим о структурах, позволяющих обобщать и исследовать географический материал для осуществления максимально обоснованных и оптимальных в каждом конкретном случае мер.
Определение ГИC (GIS): как расшифровывается аббревиатура и что это такое
Геоинформационные системы (ГИС) – это прогрессивные компьютерные технологии, которые используются для создания карт и оценки фактически существующих объектов, а также происшествий, происходящих в мире. При этом визуализация и пространственные обзоры сочетаются со стандартными процессами с базами данных: введением сведений и получением статистических результатов.
Именно обозначенные характеристики позволяют широко применять эти программы для решения многих проблем:
Анализ физических явлений и событий на планете.
Осмысление и обозначение их основных причин.
Изучение вопроса перенаселения.
Планирование перспективных решений в градостроительстве.
Оценка результатов текущей предпринимательской деятельности.
Экологические проблемы – загрязнение местностей, уменьшение размеров лесных массивов.
Кроме глобальных целей, с помощью такого обеспечения можно регулировать частные ситуации, например:
Поиск оптимального пути между точками.
Выбор удобного расположения для фирмы.
Нахождение нужного здания по адресу.
Географический анализ не только что появившееся направление. Но рассматриваемые нами технологии наиболее соответствуют требованиям современности. Это максимально эффективный, результативный и удобный процесс, автоматизирующий процедуру сбора соответствующего материала и его обработки.
Сегодня геоинформационные системы – это прибыльная область деятельности, в которой заняты миллионы людей в разных странах. Только в России более 200 различных компаний разрабатывают и внедряют такие технологии во все сферы хозяйствования.
Структура ГИС
Имеет несколько составных элементов.
Аппаратура. Это разнообразные виды компьютерных платформ, от персональных машин до глобальных централизованных серверов.
Программное обеспечение. Здесь присутствуют все нужные инструменты для получения, обработки и визуализации материала. Отдельными составными частями можно обозначить компоненты для:
— введения и манипулирования сведениями;
— управления базой данных (СУБД);
— отображения пространственных запросов;
Информация. Сообщения о географическом местоположении объектов и относящиеся к ним табличные параметры пользователь может собирать самостоятельно или приобретать их у других лиц. Кроме того, ГИС соотносит полученные данные с теми, которые есть в других источниках.
Исполнители. Пользователями сервиса являются как его разработчики, так и разнопрофильные инженеры, которые применяют эти технологии в своей ежедневной трудовой деятельности.
Методы. Исходя из особенностей функционирования каждой конкретной организации, использующей систему, составляется план и правила ее применения. Это определяет результативность работы с ней.
Какие возможны манипуляции в программах
Утилиты выполняют несколько процессов:
Ввод. При этом материал преобразуется в требуемый цифровой формат. Во время оцифровки за основу берутся бумажные карты, которые обрабатываются на сканерных аппаратах. Это актуально на крупных объектах, для маленьких задач можно вводить сведения через дигитайзер.
Манипулирование. Технологии имеют разные способы видоизменения материалов и обозначения определенных частей, необходимых для выполнения непосредственной задачи. Например, они позволяют приводить масштаб с разных элементов к единому значению для дальнейшей общей обработки.
Управление. При значительном объеме информации и большом числе пользователей рационально использовать системы управления базами данных для сбора и структурирования материала. Чаще всего применяют реляционную модель, когда сведения хранятся в таблицах.
Запрос и анализ. Программа позволяет получить ответы на многие примитивные и более детальные вопросы, начиная от личности владельца участка и заканчивая преимущественными видами почв под смешанным объектом. Также есть возможность создавать шаблоны для нахождения по определенному виду запроса. Для анализа используются такие инструменты как оценка близости и исследование наложения.
Визуализация. Это искомый результат большинства пространственных действий. Карты оснащены сопроводительной документацией, объемными изображениями, табличными значениями и графиками, мультимедийными и фотографическими отчетами.
Виды ГИС
Классификация географических информационных систем происходит по принципу охвата территории:
Глобальные (национальные и субконтинентальные) – дают возможность оценить ситуацию в масштабах планеты. Благодаря чему можно спрогнозировать и предотвратить природные и техногенные катаклизмы, оценить размер бедствия, спланировать ликвидацию последствий и организацию гуманитарной помощи. Применяются во всем мире с 1997 года.
Региональные (локальные, субрегиональные, местные) – действуют на муниципальном уровне. Такие технологии отражают многие ключевые сферы: инвестиционные, имущественные, навигационные, обеспечения безопасности населения и другие. Они помогают принимать решения при развитии определенного района, что способствует привлечению к нему капитала и росту его экономики.
Как функционирует система
ГИС хранит фактическую информацию о предметах в виде подборки тематических слоев, объединенных по принципу географического положения. Такой подход обеспечивает решение разноплановых задач по реорганизации местности и проведению мероприятий.
Для нахождения местоположения объекта используются координаты точки, ее адрес, индекс, номер земельного участка и т.п. Эти сведения наносятся на карты после процедуры геокодирования.
Технологии могут работать с растровыми и векторными моделями.
В векторной форме материал кодируется и сохраняется как набор координат. Она больше подходит для стабильных элементов с постоянными свойствами: реками, трубопроводами, полигоны.
Растровая схема включает блоки информации об отдельных составляющих. Она адаптирована для работы с переменными характеристиками, например, типы почв и доступность объектов.
Смежные инновации
ГИС тесно взаимодействует с другими приложениями. Рассмотрим связь и главные отличия со схожими информационными технологиями.
СУБД. Они служат для накопления, хранения и координирования разных материалов, поэтому часто входят в программную поддержку географических систем. В отличие от последних не имеют инструментов для оценки и пространственного изображения данных.
Средства настольного картографирования. В качестве сведений используют карты, но имеют ограниченные возможности для их управления и анализа.
Дистанционное зондирование и GPS. Здесь информация собирается с использованием специальных датчиков: бортовых камер летательных машин, сенсоров глобального позиционирования и прочих. При этом материал собирается в виде картинок с осуществлением их обработки и изучения. Однако из-за отсутствия некоторых инструментов их нельзя считать геоинформационным системами.
САПР. Это программы для составления различных чертежей, планов помещений и архитектурных разработок. Они применяют комплекс элементов с закрепленными параметрами. Многие из них имеют возможность импортировать значения из ГИС.
Среди подобных утилит стоит отметить продукцию компании ZWSOFT:
GEONIUM – аналог GeoniCS. Позволяет автоматизировать проектно-изыскательные работы. При этом создаются чертежи, соответствующие действующим нормативам оформления и стандартам. Содержит шесть модулей, использование которых решает различные инженерные, в том числе и геологические, задачи.
GEODirect – аналог GeoniCS Изыскания. Осуществляет анализ и интерпретацию результатов лабораторных и полевых исследований, выполняет статистическую обработку по заданным параметрам, вычисляет различные нормативные и расчетные показатели,формирует отчетность по стандартам стран СНГ.
ПроГео – утилита для кадастровых инженеров с полным набором инструментов, автоматизирующих подготовку документов. Постоянное обновление позволяет всегда предоставлять актуальную информацию по оформлению бумаг согласно требованиям проверяющих органов.
ZWCAD – система автоматизированного проектирования для архитекторов, инженеров, конструкторов. Имеет новое ядро на базе гибридных технологий, сочетающее понятный интерфейс, поддержку Unicode, возможность создавать трехмерные модели на основе их сечений. Имеет встроенную возможность вставки растровых карт по файлам географической привязки (географической регистрации).
Примеры ГИС для новичков
Программ, созданных для целей такого географического анализа, очень много. Рассмотрим для примера некоторые из них.
Mapinfo
Основными функциональными возможностями является:
применение понятной и удобной обменной схемы для передачи данных другим структурам;
активное окно можно сохранять в разных форматах: bmp, tif, jpg и wmf;
поддержка значительного количества географических проекций и систем координат;
можно вводить материал через дигитайзер.
Используя утилиту можно и делать тематические карты, и строить 3D ландшафты.
DataGraf
Инструмент для пространственной визуализации, моделирования ситуаций, построения синтетических показателей. Оптимален для изучения основ компьютерной картографии в учебных учреждениях.
создавать векторные карты;
привязывать к каждому элементу неограниченное число тематических баз данных;
копировать данные в другой файл через буфер обмена;
вручную изменять характеристики объектов и их местоположения.
QuickMAP
Простое средство для освоения базового уровня. Решает преимущественно иллюстративные задачи. Позволяет создавать оцифрованные карты на основе обычной картинки и в любом графическом формате.
Применение ГИС
Возможности для использования географических технологий очень обширны. Среди областей, где наиболее применимы эти системы, можно выделить:
Землеустройство. Утилиты нужды для составление кадастров, вычисление площадей элементов, разметка границ земельных участков.
Управление размещением объектов. Здесь их применение актуально для построения архитектурного плана, согласование сети промышленных, торговых и других точек специального назначения.
Районное развитие. Инженерные изыскания конкретных мест, решения задач по оптимизации инфраструктуры и привлечению инвесторов в настоящее время невозможны без детального изучения с помощью подобных структур.
Охрана природы. Программы позволяют осуществлять проведение экологического мониторинга, планирование использования ресурсов.
Прогнозирование ЧС. Отслеживание изменений в разных геологических состояниях позволяет предсказать возможность катастроф, разрабатывать меры для их предотвращения и минимизации потерь от них.
Краткие итоги
Мы дали расшифровку понятия ГИС, подробно рассмотрели, что такое геоинформационные системы и где они применяются. В заключении скажем, что это очень перспективное направление, которые активно развивается. Без использования подобных технологий уже невозможно представить работу специалистов многих областей.
Геоинформационная система
Геоинформационные системы (также ГИС — географическая информационная система) — системы, предназначенные для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах. Другими словами, это инструменты, позволяющие пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например высоту здания, адрес, количество жильцов.
Каталог ГИС-систем и проектов доступен на TAdviser
Содержание
По территориальному охвату различают глобальные ГИС (global GIS), субконтинентальные ГИС, национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных, региональные ГИС (regional GIS), субрегиональные ГИС и локальные, или местные ГИС (local GIS).
ГИС различаются предметной областью информационного моделирования, к примеру, городские ГИС, или муниципальные ГИС, МГИС (urban GIS), природоохранные ГИС (environmental GIS) Шаблон:Nobr; среди них особое наименование, как особо широко распространённые, получили земельные информационные системы. Проблемная ориентация ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), среди них инвентаризация ресурсов (в том числе кадастр), анализ, оценка, мониторинг, управление и планирование, поддержка принятия решений. Интегрированные ГИС, ИГИС (integrated GIS, IGIS) совмещают функциональные возможности ГИС и систем цифровой обработки изображений (данных дистанционного зондирования) в единой интегрированной среде.
Полимасштабные, или масштабно-независимые ГИС (multiscale GIS) основаны на множественных, или полимасштабных представлениях пространственных объектов (multiple representation, multiscale representation), обеспечивая графическое или картографическое воспроизведение данных на любом из избранных уровней масштабного ряда на основе единственного набора данных с наибольшим пространственным разрешением. Пространственно-временные ГИС (spatio-temporal GIS) оперируют пространственно-временными данными. Реализация геоинформационных проектов (GIS project), создание ГИС в широком смысле слова, включает этапы: предпроектных исследований (feasibility study), в том числе изучение требований пользователя (user requirements) и функциональных возможностей используемых программных средств ГИС, технико-экономическое обоснование, оценку соотношения «затраты/прибыль» (costs/benefits); системное проектирование ГИС (GIS designing), включая стадию пилот-проекта (pilot-project), разработку ГИС (GIS development); её тестирование на небольшом территориальном фрагменте, или тестовом участке (test area), прототипирование, или создание опытного образца, или прототипа (prototype); внедрение ГИС (GIS implementation); эксплуатацию и использование. Научные, технические, технологические и прикладные аспекты проектирования, создания и использования ГИС изучаются геоинформатикой.
Задачи ГИС
Возможности ГИС
ГИС включают в себя возможности СУБД, редакторов растровой и векторной графики и аналитических средств и применяются в картографии, геологии, метеорологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике, обороне. ГИС позволяют решать широкий спектр задач — будь то анализ таких глобальных проблем как перенаселение, загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи.
Классификация ГИС
По территориальному охвату:
По уровню управления:
По предметной области:
Если помимо функциональных возможностей ГИС в системе присутствуют возможности цифровой обработки изображений, то такие системы называются интегрированными ГИС (ИГИС). Полимасштабные, или масштабно-независимые ГИС основаны на множественных, или полимасштабных представлениях пространственных объектов, обеспечивая графическое или картографическое воспроизведение данных на любом из избранных уровней масштабного ряда на основе единственного набора данных с наибольшим пространственным разрешением. Пространственно-временные ГИС оперируют пространственно-временными данными.
Области применения ГИС
Сельское хозяйство
Перевозки и логистика
Перемещение людей и вещей часто сопряжено с огромными логистическими трудностями. Представьте себе больницу, которая хочет предоставить своим пациентам в определенное время лучший и самый быстрый маршрут до дома, или орган местного самоуправления, который хочет организовать оптимальные маршруты автобусов и скоростных трамваев, или производителя, который хочет как можно эффективнее и экономичнее доставлять свои продукты, или нефтяную компанию, которая планирует прокладку трубопроводов. В каждом из этих случаев для принятия бизнес-решений на основе полной информации необходим анализ данных о местополождении.
Энергетика
В разведке запасов энергоносителей для определения экономической целесообразности добычи в той или иной местности используются спутниковые фотографии, геологические карты поверхности земли и дистанционное зондирование пластов. Энергетические компании используют огромный объем географических данных, поскольку промышленные сенсоры сейчас устанавливаются везде: лазерные сенсоры на самолетах, датчики на поверхности земли при бурении скважин, мониторы трубопроводов и т. д. Картографирование и пространственный анализ дают необходимые знания для принятия решений с соблюдением требований регуляторов о выборе площадок и локализации ресурсов.
Розничная торговля
В связи с тем, что потребители все шире используют смартфоны и носимые устройства, традиционные продавцы могут использовать геопространственную технологию для получения более полной картины поведения покупателей в прошлом и настоящем. Потому что геопространственные данные не сводятся к определению местоположения, а охватывают связанные с этим положением данные, такие как демографические характеристики покупателей или информацию о том, где в магазине люди проводят больше всего времени. Все эти данные можно использовать при выборе места для магазина, определении набора товаров и их размещении и т. д.
Оборона и разведка
Геопространственная технология изменила военные и разведывательные операции в любой части мира, где размещены воинские контингенты. Командование, аналитики и другие специалисты нуждаются в точных данных ГИС для решения своих задач. ГИС помогает оценивать ситуацию (создает полное визуальное представление тактической информации), проводить операции на суше (показывает условия местности, высоты, маршруты, растительный покров, объекты и населенные пункты), в воздухе (передает данные о погоде и видимости пилотам; направляет войска и снабжение, дает целеуказание) и на море (показывает течения, высоту волн, приливы и погоду).
Федеральное правительство
Своевременная и точная геопространственная разведка имеет важнейшее значение для принятия решений федеральными агентствами, которые отвечают за охрану и безопасность, инфраструктуру, управление ресурсами и качество жизни. ГИС позволяет организовать охрану и безопасность с операционной поддержкой, координировать оборону, реагирование на природные катастрофы, действия правоохранительных органов, органов национальной безопасности и экстренных служб. Что касается инфраструктуры, то ГИС помогает управлять ресурсами и активами, предназначенными для автомагистралей, портов, общественного транспорта и аэропортов. Федеральные агентства также используют ГИС для лучшего понимания актуальных и исторических данных, необходимых для управления сельским и лесным хозяйством, горнодобывающей промышленностью, водными и другими природными ресурсами.
Местные органы власти
Местные органы ежедневно принимают решения, напрямую затрагивающие жителей и приезжих. Начиная с ремонта дорог и коммунальных услуг и заканчивая оценкой стоимости земли и развитием территорий — везде картографические приложения применяются для анализа и интерпретации данных ГИС. Кроме того, население и ландшафт городов и поселков может сильно измениться за сравнительно короткое время. Чтобы адаптироваться к этим изменениям и обеспечить людям тот уровень обслуживания, которого они ожидают, местные органы власти широко применяют современную технологию ГИС для наблюдения за дорожным движением и дорожными условиями, качеством окружающей среды, распространением заболеваний, распределением предприятий коммунального хозяйства (например, электро- и водоснабжения и канализации), для управления парками и другими общественными участками земли, а также для выдачи разрешений на создание кемпингов, на охоту, рыбалку и т. д.
Структура ГИС
ГИС-система включает в себя пять ключевых составляющих:
История ГИС
Пионерский период (поздние 1950е — ранние 1970е гг.)
Исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоретические работы.
Период государственных инициатив (нач. 1970е — нач. 1980е гг.)
Государственная поддержка ГИС стимулировала развитие экспериментальных работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным сетям:
Период коммерческого развития (ранние 1980е — настоящее время)
Широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции с базами непространственных данных, появление сетевых приложений, появление значительного числа непрофессиональных пользователей, системы, поддерживающие индивидуальные наборы данных на отдельных компьютерах, открывают путь системам, поддерживающим корпоративные и распределенные базы геоданных.
Пользовательский период (поздние 1980е — настоящее время)
Повышенная конкуренция среди коммерческих производителей геоинформационных технологий услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и «открытость» программных средств позволяет использовать и даже модифицировать программы, появление пользовательских «клубов», телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.
Структура ГИС
Вопросы на которые может ответить ГИС
ГИС в России
Наибольшее распространение в России имеют программные продукты ArcGIS и ArcView компании ESRI, семейство продуктов GeoMedia корпорации Intergraph и MapInfo Professional компании Pitney Bowes MapInfo.Шаблон:Источник?
Используются также другие программные продукты отечественной и зарубежной разработки: Bentley’s MicroStation, IndorGIS, STAR-APIC, Zulu, ДубльГИС и пр.
Рынок ГИС России
Программные продукты ГИС
Обзор существующих ГИС
Рубрика: Информационные технологии
Дата публикации: 17.07.2016 2016-07-17
Статья просмотрена: 5725 раз
Библиографическое описание:
Васильев, В. Н. Обзор существующих ГИС / В. Н. Васильев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 14 (118). — С. 62-66. — URL: https://moluch.ru/archive/118/32677/ (дата обращения: 29.10.2021).
Отсутствие общепринятого определения привело к значительному недопониманию того, что такое геоинформационные системы (далее по тексту — ГИС), каковы их возможности и для чего такие системы могут применяться.
В литературе встречается большое количество определений и толкований ГИС, но нет наиболее полного. Ниже приведены некоторые из них.
ГИС — это аппаратно-программный и одновременно 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 прикладных задач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозированием и управлением окружающей средой и территориальной организацией общества [Сербенюк С. Н. Картография и геоинформатика — их взаимодействие / С. Н. Сербенюк–М.: МГУ, 1990. 160 с.].
А. М. Берлянт охарактеризовал ГИС с нескольких точек зрения, тем самым охватив все функциональные, технологические и прикладные свойства системы. С научной точки зрения ГИС — это средство моделирования и познания природных и социально-экономических систем. ГИС применяется для исследования природных, общественных и природно-общественных объектов и явлений, которые изучают науки о Земле и смежные с ними социально-экономические науки, а также картография, дистанционное зондирование. В технологическом аспекте ГИС (ГИС-технология) предстает как средство сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно — координированной географической (геологической, экологической) информации. С производственной точки зрения ГИС является комплексом аппаратных устройств и программных продуктов (ГИС — оболочек), предназначенных для обеспечения управления и принятия решений. Таким образом, ГИС может одновременно рассматриваться как инструмент научного исследования, технология и продукт ГИС-индустрии. [Берлянт А. М. Геоинформационное картографирование. / А. М. Берлянт — М.: МГУ, 1997. 64 с.].
Современные ГИС представляют собой новый тип интегрированных информационных систем, которые с одной стороны, включают методы обработки данных многих ранее существовавших автоматизированных систем, с другой — обладают спецификой в организации и обработке данных. Практически это определяет ГИС как многоцелевые, многоаспектные системы [Цветков В. Я. Геоинформационные системы и технологии. — М.: Финансы и статистика, 1998. — 288 с.: ил].
С точки зрения функционального назначения ГИС можно рассматривать как:
− систему управления, предназначенную для обеспечения принятия решений по оптимальному управлению разнообразными пространственными объектами (земельные угодья, природные ресурсы, городские хозяйства, транспорт, экология и т. д.);
− автоматизированную информационную систему, объединяющую технологии и технологические процессы известных информационных систем типа САПР, АСНИ, АСИС;
− геосистему, включающую технологии (прежде всего технологии сбора информации) таких систем, как географические информационные системы, системы картографической информации (СКИ), автоматизированные системы картографирования (АСК), автоматизированные фотограмметрические системы (АФС), земельные информационные системы (ЗИС), автоматизированные кадастровые системы (АКС) и т. д.;
− систему, использующую базы данных, характеризуемую широким набором данных, собираемых с помощью различных методов и технологий, и объединяющие в себе как базы данных обычной (цифровой) информации, так и графические базы данных. При этом особую роль здесь приобретают экспертные системы;
− систему моделирования, использующую в максимальном объеме методы и процессы математического моделирования, разработанные и применяемые в рамках других автоматизированных систем;
− систему получения проектных решений, использующие методы автоматизированного проектирования в САПР, но и решающую ряд других специфических задач, например согласования принципиальных проектных решений с землепользователями, заинтересованными ведомствами и организациями;
− систему представления информации, являющуюся развитием автоматизированных систем документационного обеспечения (АСДО) и предназначенную, прежде всего, для получения картографической информации с различными нагрузками и в различных масштабах;
− интегрированную систему, объединяющую в единый комплекс многообразный набор методов и технологий на базе единой географической информации.
Современные тенденции создания интегрированных автоматизированных систем включают разные аспекты интеграции — данных, технологий и технических средств:
− интеграция данных — применение системного подхода проектирования моделей данных, создании универсальной информационной модели и соответствующих протоколов обмена данными;
− интеграция технологий в информационных системах — получение оптимальных технологических решений обработки информации на основе известных методов и разработки новых, ранее не встречавшихся технологий;
− интеграция технических средств — создание распределенных систем обработки, применение концепций «открытых систем» и современных методов проектирования систем на основе САSЕ.
Разработка автоматизированной информационной технологии на базе существовавшей неавтоматизированной технологии является нерентабельной и неэффективной. Элемент новизны определяет эффективность новой автоматизированной технологии.
По аппаратной платформе выделяют:
− ГИС профессионального уровня;
− ГИС настольного типа.
К классическим ГИС профессионального уровня относятся широко известные системы фирм Intergraph, ESRI, и др. Системы созданы первоначально для функционирования на рабочих станциях и для сетевого использования. Они поддерживают многочисленные приложения, включают блоки векторизации картографического материала, работу с большим числом внешних устройств.
Настольные ГИС — программные продукты, обладающие расширенным набором инструментов для работы с пространственной информацией. ГИС настольного типа ориентированы на ПК и предназначены для использования широким кругом пользователей. Например: AtlasGIS, MapInfo, ArcView, Microstation, WinGIS, Geograph/Geodraw, ПАРК и т. д. Перечисленные ГИС обладают меньшим набором функций. Они имеют низкую цену, на их базе организуются рабочие места в больших ГИС — проектах, где ГИС строится как многоуровневая система.
По предметной области моделирования различают: городские (муниципальные), природоохранные, земельные, геологические.
По функциональным возможностям различают ГИС:
Универсальные ГИС характеризуются открытостью, работают с различными форматами данных, обладают достаточной мощным графическим редактором, имеют средства разработки и внедрения различных приложений. Это наиболее широко используемый класс ГИС, поскольку позволяют адаптировать различные задачи, увеличивать число встраиваемых специализированных модулей.
Специальные ГИС решают узкий круг задач на заданном наборе параметров. Их основная задача — контроль протекания процессов и предотвращение нежелательных ситуаций, автоматизация документооборота.
ГИС-вьюеры предназначены для визуализации пространственной информации, вывода на печать. Эти системы, как правило, не снабжены аппаратом для пространственного анализа и моделирования.
Основные понятия иерархии информационной интегрированной системы приведены на рисунке 1.
Верхним уровнем понятий является интегрированная система — независимый комплекс, в котором выполняются все процессы обработки, обмена и представления информации. Схема системы включает в себя системные уровни, подсистемы, процессы, задачи.
Система может быть неполной и полной.
Неполной называется система, которая осуществляет частичную обработку данных, частичный ввод данных или использует другие системы в процессе обработки.
Полной называется система, которая в процессе работы осуществляет технологический цикл, включающий следующие процессы:
− ввод (или возможность ввода) всех видов информации данной предметной области для решения задач, поставленных перед системой;
− обработку информации с привлечением набора существующих средств, применяемых для решения данного класса задач;
− вывод или представление данных в формах вывода согласно заданию без использования других систем.
Рис. 1. Структура интегрированной системы
Структуру ГИС обычно представляют как набор информационных слоев. Слой — совокупность однотипных пространственных объектов, относящихся к одной теме или классу объектов в пределах некоторой территории и в системе координат, общих для набора слоев. Геоинформационная структура данных в ГИС представлена на рисунке 2.
Рис. 2. Геоинформационная структура данных в ГИС
Основу любой ГИС составляет автоматизированная картографическая система — комплекс приборов и программных средств, обеспечивающих создание и использование карт, которая состоит из ряда подсистем, таких как подсистемы ввода, обработки и вывода информации. Функции ГИС представлены на рисунке 3.
В ГИС все объекты представлены четырьмя типами пространственных объектов: точки, линии, области и поверхности. Вместе они могут представлять большинство природных и социальных феноменов, которые встречаются ежедневно. Точки, линии и области могут представляться соответствующими символами, поверхности же представляются либо высотами точек, либо контурами рельефа или другими компьютерными средствами. Карты предназначены для того, чтобы представлять не только объекты на ее поверхности, но и форму Земли. Глобус — традиционный способ отображения формы Земли. Картографы разработали набор методов, называемых картографическими проекциями,которые предназначены для изображения с приемлемой точностью сферической Земли на плоском носителе. Каждый из этих методов создает так называемое семейство проекций. В ГИС наиболее широко распространенной системой проекций и координат является универсальная поперечная Меркатора. Она используется в большинстве работ с дистанционным зондированием, подготовке топографических карт, построении баз данных природных ресурсов, так как она обеспечивает точные измерения в метрической системе, принятой в большинстве стран и научным сообществом в целом.
Для описания картографической информации недостаточно только метрических параметров-координат. Поэтому для указания тематических и временных характеристик применяется атрибутивная информация.
Атрибут — это элементарное данное, описывающее свойство какого-либо элемента модели (объектами понятия). Атрибутами могут быть символы (названия), числа (отражающие статистические характеристики), графические признаки (цвет, рисунок, графическая структура контура и т. п.). Обычно атрибуты группируют в виде специальных таблиц, что весьма удобно для организации взаимосвязанного координатного и атрибутивного описаний. Это обусловлено тем, что именно в таблице могут храниться как координаты объектов (координатные данные), так и описательные характеристики-атрибуты. С помощью атрибутов можно упорядочивать и типизировать данные, проводить анализ баз данных с использованием различных алгоритмов. Таблицы производят строгое ранжирование параметров, определяющих различные признаки объектов, поскольку каждому объекту соответствует строка в таблице, а каждому тематическому признаку отводится свой столбец.
Точность вычисления в ГИС может быть очень высока, т. е. значительно превосходить точность самих данных. Поэтому важное значение должно быть уделено получению первоначальных, исходных данных — именно они, прежде всего, требуют полноты и достоверности.
