Геоинформационные системы (ГИС) - это автоматизированные системы, функциями которых являются сбор, хранение, интеграция, анализ и графическая интерпретация пространственно-временных данных, а также связанной с ними атрибутивной информации о представленных в ГИС объектах.
ГИС появились в 1960 гг при появлении технологий обработки информации в СУБД и визуализации графических данных в САПР, автоматизированного производства карт, управления сетями.
Назначение ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), такими как инвентаризация ресурсов, управление и планирование, поддержка принятия решений.Этапы создания ГИС:
- предпроектные исследования, в тч изучение требований пользователя и функциональные возможности используемого ПО,
- технико-экономическое обоснование (ТЭО),
- оценка рентабельности,
- системное проектирование ГИС, включая стадию пилот-проекта, разработку ГИС;
- тестирование ГИС на небольшом территориальном фрагменте или тестовом участке или создание опытного образца,
- внедрение ГИС;
- эксплуатация и обслуживание ГИС.
- базовый слой - картографические материалы (топографические и общегеографические карты, карты административно-территориального деления, кадастровые планы и тд), используемые в виде геодезической системы координат и плоских прямоугольных координат картографических проекций исходных материалов, геодезических координат и проекций создаваемых базовых карт, на основе которых осуществляется построение цифровых моделей в ГИС и практически реализуются все их задачи.
- данные дистанционного зондирования (ДДЗ): в тч, получаемые с космических аппаратов и спутников материалы, Изображения получают и передают на Землю с носителей съемочной аппаратуры, размещенных на разных орбитах. Полученные снимки отличаются разным уровнем обзорности и детальности отображения объектов природной среды в нескольких диапазонах спектра (видимый и ближний инфракрасный, тепловой инфракрасный и радиодиапазон), что позволяет решать широкий спектр экологических задач. К методам дистанционного зондирования относятся также аэро- и наземные съемки, и другие неконтактные методы, например гидроакустические съемки рельефа морского дна. Материалы таких съемок обеспечивают получение как количественной, так и качественной информации о различных объектах природной среды;
- результаты геодезических измерений на местности, выполняемые нивелирами, теодолитами, электронными тахеометрами, GPS приемниками и др;
- данные государственных статистических служб по самым разным отраслям народного хозяйства, а также данные стационарных измерительных постов наблюдений (гидрологические и метеорологические данные, сведения о загрязнении окружающей среды и пр).
- литературные данные (справочные издания, книги, монографии и статьи, содержащие разнообразные сведения по отдельным типам географических объектов). В ГИС редко используется только один вид данных, чаще всего это сочетание разнообразных данных на какую-либо территорию.
В целом следует выделить следующие технологии сбора данных в геоинформатике:
- воздушная съемка, которая включает аэросъемку, съемку с мининосителей;
- глобальная система позиционирования (GPS);
- космическая съемка, которая является одним из важнейших источников данных для ГИС при проведении природоресурсных исследований, экологического мониторинга, оценки сельскохозяйственных и лесных угодий и т. д.;
- карты или картографическая информация, которая является основой построения цифровых моделей ГИС;
- данные, поступающие через всемирную сеть Internet;
-
наземная фотограмметрическая съемка служит источником информации для ГИС при анализе городских ситуаций, экологического мониторинга за деформацией и осадками;
-
цифровая фотограмметрическая съемка основана на использовании цифровых фотограмметрических камер, которые позволяют выводить информацию в цифровом виде непосредственно на компьютер;
-
видеосъемка, как источник данных для ГИС, используется в основном для целей мониторинга;
-
документы, включая архивные таблицы и каталоги координат, служат основным источником данных для ввода в ГИС так называемой предметной или тематической информации, к которой относятся экономические, статистические, социологические и другие виды данных;
-
геодезические методы (автоматизированные и не автоматизированные) используются для уточнения координатных данных,
-
источником данных для ГИС являются также результаты обработки в других ГИС;
-
фотографии, рисунки, чертежи, схемы, видеоизображения и звуки;
-
статистические таблицы и текстовые описания, технические данные;
-
почтовые адреса, телефонные книги и справочники;
-
геодезические, экологические и любые другие сведения.
ГИС используют для решения научных и прикладных задач инфраструктурного проектирования, городского и регионального планирования, рационального использования природных ресурсов, мониторинга экологических ситуаций, принятия оперативных мер в условиях ЧС и тд.
ГИС классифицируются по следующим признакам:
1. По функциональным возможностям:
-
полнофункциональные ГИС общего назначения;
-
специализированные ГИС, ориентированные на решение конкретной задачи в какой либо предметной области;
-
информационно-справочные системы для домашнего и информационно-справочного пользования. Функциональные возможности ГИС определяются также архитектурным принципом их построения:
-
закрытые системы не имеют возможностей расширения, они способны выполнять только тот набор функций, который однозначно определен на момент покупки; - открытые системы отличаются легкостью приспособления, возможностями расширения, так как могут быть достроены самим пользователем при помощи специального аппарата (встроенных языков программирования).
2.По пространственному (территориальному) охвату ГИС подразделяются на глобальные (планетарные), общенациональные, региональные, локальные (в том числе муниципальные).
3.По проблемно-тематической ориентации - общегеографические, экологические и природопользовательские, отраслевые (водных ресурсов, лесопользования, геологические, туризма и т. д.).
4.По способу организации географических данных - векторные, растровые, векторно-растровые ГИС.
Структура ГИС включает комплекс технических средств (КТС) и программное обеспечение (ПО), информационное обеспечение (ИО).
КТС - это комплекс аппаратных средств, в тч, рабочая станция (персональный компьютер), устройства ввода-вывода информации, устройства обработки и хранения данных, средства телекоммуникации.
Рабочая станция используется для управления работой ГИС и выполнения процессов обработки данных, основанных на вычислительных и логических операциях.
Ввод данных реализуется с помощью разных технических средств и методов: непосредственно с клавиатуры, с помощью дигитайзера или сканера, через внешние компьютерные системы. Пространственные данные могут быть получены с электронных геодезических приборов, с помощью дигитайзера или сканера, либо с использованием фотограмметрических приборов.
Устройства для обработки и хранения данных интегрированы в системном блоке компьютера, включающем в себя центральный процессор, оперативную память, запоминающие устройства (жесткие диски, переносные магнитные и оптические носители информации, карты памяти, флеш-накопители и др.). Устройства вывода данных - монитор, графопостроитель, плоттер, принтер, с помощью которых обеспечивается наглядное представление результатов обработки пространственно-временных данных.
ПО - обеспечивает реализацию функциональных возможностей ГИС. Оно подразделяется на базовое и прикладное ПО.
Базовое ПО включает операционные системы (ОС), программные среды, сетевое программное обеспечение, системы управления базами данных, и модули управления средствами ввода и вывода данных, систему визуализации данных и модули для выполнения пространственного анализа.
Прикладное ПО -программные средства, предназначенные для решения специализированных задач в конкретной предметной области. Они реализуются в виде отдельных модулей (приложений) и утилит (вспомогательных средств).
ИО - совокупность массивов информации, систем кодирования и классификации информации.
Особенность хранения пространственных данных в ГИС - их разделение на слои.
Многослойная организация электронной карты, при наличии гибкого механизма управления слоями, позволяет объединить и отобразить гораздо большее количество информации, чем на обычной карте.
Информация, представленная в виде отдельных слоев, и их совместный анализ в разных комбинациях позволяет получать дополнительную информацию в виде производных слоев с их картографическим отображением (в виде изолинейных карт, совмещенных карт различных показателей и тд).
ГИС-технология объединяет разрозненные данные в единый вид, что упрощает принятие управленческих решений информационного обеспечения на различных уровнях планирования и получать, анализировать и принимать решения в науке, управлении хозяйствовании.
Рынок ГИС, отличающихся по функциональным возможностям, требованиям к КТС, ПО и ИО, довольно развит.
ПО - это одна из немногих отраслей, где РФ на равных конкурирует с Западом.
