Библиографическое описание:

Васильев В. Н. Обзор существующих ГИС // Молодой ученый. — 2016. — №14. — С. 62-66.



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 технологийв 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 (инструментальные);

− специальные;

− ГИС-вьюеры.

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.

http://edu.dvgups.ru/METDOC/GDTRAN/YAT/UER/INF_TEH_TR/METOD/SANKOVA/frame/2.files/image002.gif

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.

http://edu.dvgups.ru/METDOC/GDTRAN/YAT/UER/INF_TEH_TR/METOD/SANKOVA/frame/2.files/image004.gif

Рис. 3. Функции ГИС

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.

Литература:

  1. ДеМерс Майкл Н. Географические информационные системы. Основы: Пер. с англ. — М.: Дата+, 1999. — 490 с.
  2. Шипулин В. Д. Основные принципы геоинформационных систем: учебное пособие / Шипулин В. Д.; Харьковская национальная академия городского хозяйства. — Х.: ХНАГХ, 2010. — 337. с.
  3. Цветков В. Я. Геоинформационные системы и технологии. / В. Я. Цветков — М.: Финансы и статистика, 1998. — 288 с.
  4. Лурье И. К. Геоинформационное картографирование. Методы геоинформатики и цифровой обработки космических снимков: учебник / И. К. Лурье. — М.: КДУ, 2008. — 424 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle