Развитие геоинформационных систем и их основные функции

Ключевые слова: геоинформационные системы, этапы развития ГИС, ГЛОНАСС.

В развитии ГИС можно выделить пять основных этапов.

В 60-е годы ХХ века пионерами информационных систем впервые выдвигаются идеи и проекты создания ГИС. Тогда же энтузиастами одиночками, зачастую в перерывах основной работы, исследуются потенциальные возможности информационных систем, пограничные области знаний и технологии, идет наработка эмпирического опыта. Большое воздействие на развитие ГИС оказала Гарвардская лаборатория компьютерной графики и пространственного анализа.

В Канаде и Швеции впервые выдвинуты проекты ГИС для учета земельных ресурсов, земельного кадастра и налогообложения. Однако отсутствие необходимой вычислительной техники, средств ввода-вывода и хранения данных не дало в то время возможности в полной мере реализовать выдвинутые идеи. Но по сей день, к примеру, Географическая Информационная Система Канады (Canada Geographic Information System; CGIS) – один из лидеров автоматизации процесса ввода геоданных, расчленения картографической информации на тематические слои и разработки концептуального решения о «таблицах атрибутивных данных».

Через десяток лет начался «период государственных инициатив». Развиваются крупные геоинформационные проекты, поддерживаемые государством, формируются государственных учреждения в области ГИС, отнявшие инициативу и влияние у отдельных исследователей и небольших групп. Именно тогда в США потребовалась методика, обеспечивающая корректную географическую «привязку» данных переписи населения. Для этих целей Национальное Бюро Переписей США (U.S. Census Bureau) разработало комплексный подход к «географии переписей». И 1970 год, год очередной Национальной Переписи США, проводимой раз в десять лет, впервые стал годом «географически локализованной переписи».

В 80-е годы ХХ века рынок геоинформационных систем стал активно коммерциализовываться. Появился широкий рынок разнообразных программных средств, позволяющих сделать ГИС буквально «настольными», расширились области их применения за счет интеграции с базами непространственных данных, появились сетевые приложения и значительное число непрофессиональных пользователей. Тогда же системы, поддерживающие индивидуальные наборы данных на отдельных компьютерах, открыли путь системам, поддерживающим корпоративные и распределенные базы геоданных. Джек Денджермонд (Jack Dangermond) организовал Исследовательский институт экологических систем (Environmental Systems Research Institute; ESRI, Inc.), деятельность которого основывалась на методах, технологиях и идеях, разработанных в Гарвардской лаборатории и других организациях. В том же году была создана компания Intergraph.

К концу ХХ века повышенная конкуренция среди коммерческих производителей геоинформационных технологий и услуг дает преимущества пользователям ГИС. Доступность и «открытость» программных средств позволяет использовать и даже модифицировать программы. Появляются пользовательские «клубы», проводятся телеконференции территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, формируется мировая геоинформационная культура и инфраструктура.

В наше время возросшая потребность в геоданных для различных сфер жизнедеятельности, в том числе и в агропромышленном комплексе, позволяет решать традиционные задачи новыми методами, анализировать и планировать рабочие процессы с большей степенью точности и вероятности, иметь оперативный доступ к большому объему данных, прежде трудно поддающихся автоматизации.

Таблица 1

Началом развития отечественной спутниковой радионавигационной системы (СРНС) чаще всего считают запуск 4 октября 1957 года в Советском Союзе первого в истории человечества Искусственного Спутника Земли (ИСЗ).

Впервые высказывания о необходимости создания такой системы, удовлетворяющей потребности многих ведомств, прозвучали на научно- техническом совете в 1946 г. в выступлениях специалистов Ленинградского Научно–Исследовательского Радиотехнического Института.

В середине 70-х в СССР была создана спутниковая навигационная система «Цикада», а в 60-х в США — система «Транзит», которая в дальнейшем претерпела множество изменений и технологических усовершенствований. Эти системы разрабатывались по заказу Министерств Обороны стран и были специализированы для оперативной глобальной навигации наземных передвигающихся объектов. Но лишь в декабре 1976 г. было принято Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О развертывании Единой космической навигационной системы».

У имеющихся тогда систем спутниковой навигации потребителей не устраивали точность результатов и время, необходимое для определения координат – требовалось создание систем следующего поколения. В результате в Советском союзе в начале 80-х годов прошлого века и была изобретена Система спутниковой навигации.

«Родившиеся» системы спутниковой навигации получили название GPS - в США, и ГЛОНАСС – в СССР. В результате первый американский спутник был запущен в феврале 1978 года, а первый советский позже - 12 октября 1982 г. [3] Тогда же было определено, что для любой ГИС характерны четыре функции:

Первая: сбор сведений о территории, т.е. получение координатной и смысловой информации об изучаемых объектах этой территории;

Вторая: генерализация собранной информации в виде тематической карты, плана, схемы и т.п., т.е. условное отображение расположения и свойств объектов на картографической основе;

Третья: обработка и анализ генерализованной информации о территории;

Четвертая: принятие решения (или выводов) по результатам анализа.

Генерализация – это обобщение геоизображений мелких масштабов относительно более крупных, осуществляемая в связи с назначением, тематикой, изученностью объекта или техническими условиями получения самого геоизображения.

– средства сбора и хранения сведений о земельных участках – это местоположение, размеры, качество земли, стоимость, в чьей собственности и т.п.;

– электронная карта земельных угодий области;

– средства генерализации и отображения сведений о земельном кадастре;

– организационно-технические средства управления земельными ресурсами (купля-продажа, сбор налогов, изменение границ и т.п.) [1, 2].

Аналогичны по структуре и функциям ГИС для управления лесными, сельскохозяйственными, водными и другими природными ресурсами. Информационной основой любой ГИС является картографическая среда, на фоне которой рассматривается пространственное (геометрическое) размещение объектов, изменение во времени их положения, свойств и характеристик [4, 6].

Геопространственные данные – данный термин обозначает информацию, которая идентифицирует географическое местоположение и свойства естественных или искусственно созданных объектов, а также их границ на земле. Эта информация может быть получена с помощью (помимо иных путей), дистанционного зондирования, картографирования и различных видов съемок.

В любой обобщенной ГИС можно выделить три системных уровня:

1-й уровень – сбор разнородной информации, преобразование её в унифицированную форму и архивация;

2-й уровень – генерализация пространственной и атрибутивной информации;

3-й уровень – моделирование и анализ различных ситуаций, получение выводов и принятие решений.

– естественный для пользователя язык общения;

– организацию необходимого взаимодействия с пользователем в процессе и по окончании работы;

– высокую интеллектуальность системы, связанную с наличием подсказок, необходимых для решения прикладной задачи.

Динамичное развитие аграрного производства требует внедрения высокоэффективной системы земледелия, современных технологий сбора и обработки информации, необходимой для решения многочисленных производственных и управленческих задач с использованием современных технологий, в том числе - географических информационных систем (ГИС).

Применение космических и информационных технологий позволяет придать процессу управления сельским хозяйством страны такие свойства как глобальность, системность, оперативность, непрерывность.

Литература:

1. Житарь Я. И., Польшакова Н. В. Применение геоинформационных систем в мониторинге земель сельскохозяйственного назначения в Орловской области // Молодой ученый. 2015. № 7 (87). С. 64-66.
2. Информационные системы в экономике Польшакова Н. В., Коломейченко А. С., Яковлев А. С. Учебник / Москва, 2016. Сер. Высшее образование.
3. Котова Е. И., Черникова К. С., Польшакова Н. В. Использование геоинформационных технологий в мониторинге сельскохозяйственных земель // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2014. № 12-2. С. 330-332.
4. НИС ГЛОНАСС. [Электронный ресурс] / ОАО «Навигационно-информационные системы». – 2012. – Режим доступа: http://www.glonass-ianc.rsa.ru.
5. Новое сельское хозяйство [Электронный ресурс] / Журнал «Новое сельское хозяйство». – 2012. – Режим доступа: http://www.nsh.ru/nsh-journal/2012/nsh-2-2012/.
6. Полухин А. А., Алпатов А. В., Ставцев А. Н., Мирошников Г. А., Климова С. П., Парфенов А. С., Федотенкова О. А., Борхунов Н. А. Организационно-экономические основы энергосбережения в сельском хозяйстве. Монография / Орел, 2013.
7. Польшакова Н. В. Навигационные системы для сельскохозяйственной техники // Молодой ученый. 2014. № 4. С. 432-434.