Что такое ГИС Что такое ГИС Прежде

Что такое ГИС?

Что такое ГИС? Прежде всего это информационная система - т. е некоторый инструментарий для манипулирования исходными данными с целью получения информации, пригодной для принятия решения.

Но это особая информационная система, поскольку ориентирована она на манипулирование географическими (пространственно распределенными) данными.

Конечно это система должна оперировать также данными непространственного характера , но эти данные, как правило, связаны с объектами имеющими пространственное распределение.

• • Для выполнения своего предназначения информационная система должна позволять: собирать новую информацию и обновлять уже имеющуюся; манипулировать с накопленной информацией ; производить пространственный и временной ее анализ; выдавать полученные результаты как в компьютерном, так и традиционном, привычном для большинства людей принимающих решения виде - в виде карт, таблиц и графиков

Таким образом «. . . ГИС можно рассматривать как систему технических средств, программного обеспечения и процедур, предназначенную для сбора пространственных данных, управления и манипулирования ими, их анализа, моделирования и отображения в целях решения комплекса задач по планированию и управлению»

Из существующего к настоящему времени опыта использования ГИС можно сказать, что ГИС с равным успехом используется для обеспечения процесса принятия решений по: • оптимальному управлению землями и • • недвижимостью; организации работы транспорта, розничной торговли и других видов обслуживания; использованию лесов или других пространственных ресурсов; поиска полезных ископаемых; планирования природоохранных мероприятий

В чем значение ГИС ?

Для географических исследований технология ГИС - это то же самое, что компьютерный томограф в медицине или издательские программы в современном книгоиздании. ”Поэтому она может стать своеобразным катализатором, столь нужным для разрешения проблем, возникающих при противопоставлении регионального и типологического подходов, социальных и природных аспектов, проблем, которые в течение длительного времени досаждали географии и другим наукам, в которых используется пространственная информация”

ГИС: • объединяет в единую систему пространственную информацию и информацию других типов, создает согласованную структуру для анализа географических данных; · благодаря переводу карт и других источников пространственной информации в цифровую форму открывает новые, исключительно интересные пути манипулирования географическими знаниями и их отображения;

· основываясь на данных о географической близости, выявляет взаимосвязи между различными процессами и явлениями; · открывает доступ к данным административного характера (владение собственностью, сведения о налогах, коммунальные кабельные и трубопроводные системы) через их географическое положение

§ географический взгляд на данные часто позволяет по-новому понять и объяснить их, без ГИС имеющиеся взаимосвязи часто остаются незамеченными, хотя их значение для понимания и управления различными видами деятельности и ресурсами может быть чрезвычайно важным

В чем актуальность ГИС? ·ГИС является важным инструментом познания окружающей среды и управления ею;

· сам процесс создания ГИС требует анализа предметной области, задач решаемых организацией или ведомством в настоящее время и их изменения в будущем, информации необходимой для решения этих задач и требований к этой информации по ее точности, достоверности, современности(актуальности), секретности или закрытости, распределения ответственности по сбору этой информации и ее обновлению и многих других вопросов, что несомненно полезно для любой организации;

§ ГИС придает географической информации оттенок «высокой технологии» карты, особенно компьютерные, обладают способностью зачаровывать;

На чем базируется ГИС? · ГИС-это сочетание техники и традиционных наук и технологий. Каждая из сопутствующих областей представляет некоторые методы, которые в совокупности своей и образуют ГИС; · во многих из сопутствующих областей основное место занимает сбор данных- а ГИС объединяет их, ставя во главу угла интеграцию, моделирование и анализ, а также визуализацию

Геоинформационные технологии появились на стыке нескольких информационных технологий, позаимствовав у них необходимые элементы. Основными прародителями ГИС можно считать: Ø системы управления базами данных (СУБД), Ø системы цифрового картографирования (СЦК), Ø системы автоматизированного проектирования (САПР), Ø системы мелкомасштабного пространственного анализа(СМПА).

СУБД САПР ГИС СЦК СЦК СМПА

Цель разработки ГИС была понятна создать такие системы, которые позволили бы не только адекватно отобразить (СЦК) и описать (смоделировать) (СУБД) окружающий нас мир, но и изучать его на построенной модели(СМПА) и спрогнозировать развитие и последствия воздействия (СМПА, САПР).

Первые ГИС были очень похожими на своих предков, поэтому существенно отличались друг от друга. Системы, которые развивались из САПР, были мало пригодными для работы с географической информацией и выполнения пространственного анализа, а системы «выросшие» из систем мелкомасштабного пространственного анализа не имели достаточных возможностей для представления крупномасштабных планов, с которыми обычно работали в САПР.

Развитие рынка, появление широкого круга пользователей постепенно вынудило разработчиков ПО ГИС восполнить имеющиеся пробелы и искать все более адекватные способы представления информации и методы ее анализа.

В этом плане очень интересно проследить путь, пройденный разработчиками основных систем присутствующих на российском рынке, такими компаниями как ESRI, Inc. (США), Intergraph Corp. (США), Autodesk Corp. (США), Map. Info Corp. (США). Основные направления на этом пути: Ø от закрытых систем к открытым, Ø от специализированных к универсальным, Ø от малофункциональных к полнофункциональным.

Как уже было сказано, рынок оказал серьезное влияние на развитие ПО ГИС, но и ПО ГИС и опыт реализации ГИС-проектов совершенствовали субъектов рынка. Вслед за А. В. Симоновым выделим несколько этапов этого развития: Ø Пионерный или этап веселых картинок Ø Государственный или производственный Ø Пользовательский или рыночный Ø Массовый

Как и в любой периодизации, речь идет о преобладающих чертах для каждого периода. При этом черты других этапов не пропадают, просто их роль постепенно перестает быть доминирующей.

Пионерный этап Ø этап начала возникновения ГИС, появления систем работающих и с пространственной и с атрибутивной информацией, способных выполнять и визуализацию информации и простейшие операции по ее анализу. Ø на этом этапе начинается движение от специализированных систем позволяющих выполнить тот или иной вид обработки пространственной информации в сторону интегральных, комплексных систем.

Ø Создаваемые системы работают с небольшими объемами информации и решают узкий круг задач. Ø Программных продуктов ГИС мало, они довольно дорогие и очень закрытые. Ø Цифровых данных еще очень мало, ввод их трудоемкий. Основным способом ввода является дигитайзерный ввод. Для ввода очень часто используются системы автоматизированного проектирования, чаще других Auto. CAD фирмы Autodesk. Ø Ввод пространственной информации в основном осуществляется с карт, реже с расчлененных оригиналов и снимков.

ØПолучение картографических изображений на экране монитора вызывает восторг и зачастую является основной целью работы на этом этапе. Поэтому этот этап условно и называется этапом «веселых картинок» . ØИнтерфейс систем, как правило, достаточно неудобен и требуется значительное время для его освоения.

Государственный этап Øсвязан с интересом мощных ведомств к созданию промышленных систем, в основном, для решения задач картографического обеспечения ведомств и постепенному переходу к решению задач поддержки принятия управленческих решений.

На этом этапе возникают системы: Øземельного кадастра, Øучета лесного фонда, Øописания геологической среды, Øуправления инженерными коммуникациями, Ø экологического мониторинга, Øмониторинга ЧС, Øвоенного назначения.

Создаваемые системы построены на жестких требованиях к : Øформатам хранимых данных, Ø классификаторам, Øспособам картографического отображения информации. Øлегитимности, актуальности, достоверности и точности исходной информации.

Для конкретных приложений начинают разрабатываться модули обеспечивающие решение основных задач моделирования и обработки информации. Так для задач земельного кадастра это модули: Ø обработки результатов полевых геодезических измерений, Ø выполнения картометрических операций, Ø кадастровой оценки земель, Ø подготовки землеустроительных документов и свидетельств на право владения или распоряжения землей.

Для задач связанных с инженерными коммуникациями это модули: Øинвентаризации состояния коммуникаций, Øгидравлических расчетов, Øподготовки документов для аварийных бригад и т. д.

Ø Системы эти по-прежнему дорогие. Ø Требования к аппаратному обеспечению большие. Значительная часть систем работает на дорогих рабочих станциях. Ø Большая часть информации возникает и циркулирует внутри ведомственных систем. Ø Создаваемая информация живет долго, создаются технологии ее обновления по данным полевых измерений, аэро или космической съемки. Ø Требования к производственному режиму жесткие. Ø Перечень решаемых задач обычно очень узкий. Преобладает визуализация и документооборот.

Коммерческий этап Ø следствие развития аппаратного обеспечения и возможностей создания достаточно дешевого программного обеспечения. Широкий круг пользователей получает возможность работать с ГИС. Это возможность появляется только тогда, когда данных достаточно много, они регулярно обновляются. Системы становятся дешевыми и возможностей бытовых компьютеров достаточно для их использования.

ØНа коммерческом этапе появляется множество коммерческих приложений ГИС – от информационно-справочных и навигационных систем до систем настольного картографирования и маркетингового анализа. ØСистемы и данные становятся открытыми и достаточно доступными.

Массовый этап Ø ГИС-приложения начинают работать в Интернет, сотовых телефонах, GPS приемниках, часах, системах автомобильной навигации. Ø Монстры типа Microsoft, обращают внимание на этот рынок и создают сначала модули для работы с пространственной информацией в составе офисных программ(Exel), а затем и самостоятельные продукты.

Ø Расширяется рынок данных, Ø Отчасти ГИС теряет свое самостоятельное значение и встраивается в общую систему документооборота, а документооборот расширяет свои границы, включая в сферу своего влияния пространственные данные, Ø Космические снимки становятся важной частью пространственных данных ГИС, Ø Значительно возрастают возможности даже самых дешевых систем.

Естественно, что и на этом этапе: Ø кто-то создает «веселые картинки» , Øпродолжают развиваться производственные системы, Однако, основное внимание фирмразработчиков уделяется коммерческим продуктам массового спроса.

Уровни использования ГИС Можно условно выделить четыре уровня использования ГИС: ØБытовой ØОфисный ØПроизводственный ØНаучный

Бытовой уровень ØНа этом уровне применяются преимущественно информационно справочные системы с возможностью модификации атрибутивной информации (редактирование, создание новых записей, создание новых баз точечных объектов)

Офисный уровень ØВо многом близкий к бытовому, обычно добавляется несколько типичных задач, например, оптимизация доставки грузов, выдача путевых листов с распечатанной картой доставки и т. п.

Производственный уровень Ø Разрабатываются специализированные системы, позволяющие обеспечить решение отдельных задач (земельный кадастр, кадастр недвижимости, лесоустройство, прогнозирование пожаров по ДДЗЗ) с соблюдением строгих технологических схем, режимов доступа к информации. Ø Системы имеют незначительное число функций пространственного анализа. Ø Модификация системы и эксплуатация разделены

Научный уровень ØДля научных исследований принято использовать открытые системы. Модификация системы и настройка на решение различных задач доступны для пользователя. ØСистема изначально имеет широкий набор функций пространственного анализа.

Необходимо обратить особое внимание на взаимосвязь геоинформатики и других дисциплин. Речь идет именно о взаимосвязи, а не о заимствованиях.

К этим дисциплинам относятся: ØИнформатика, ØТеория баз данных, ØВычислительная геометрия, ØКомпьютерная графика, ØМетоды вычислений,

ØКартография, ØМатематическая картография (теория картографических проекций), ØГеодезия, ØФотограмметрия, ØДешифрирование ДДЗ, ØМатематико-картографическое моделирование

ØТеория систем, ØТеория моделирования, ØЧисленные методы (в том числе решения дифференциальных уравнений в частных производных), ØТеория графов, ØТеория искусственного интеллекта (экспертные системы, нейросети)

Подробнее о взаимодействии с некоторыми дисциплинами. Картография: Ø Карта является основным источником информации и основным способом представления информации. Ø Разрабатываются более строгие подходы к классификации объектов Ø Разрабатываются алгоритмы интеллектуальной генерализации Ø Разрабатываются алгоритмы настройки способов картографического изображения Ø Переосмысливается отношение к основным понятиям картографии

Теория баз данных Ø Вся работа сначала с атрибутивной, а позднее и со всей информацией ведется с использованием СУБД Ø Во многом необходимость работы с пространственной информацией повлияла на разработку объектно-реляционных баз данных Ø Язык SQL был дополнен пространственными операциями до Geo. SQL

Основные области применения ГИС и основные задачи решаемые с использованием ГИС в различных областях

Системы ведения земельноимущественного кадастра ØЗемлеустройство ØЗонирование ØКадастровая оценка земли ØВедение геобаз по обременениям и ограничениям

Жилищно-коммунальное хозяйство ØРазмещение, учет состояния и эксплуатация объектов инженерной инфраструктуры ØРазмещение, учет состояния и эксплуатация зеленых насаждений ØРазмещение, учет состояния и эксплуатация детских и спортивных сооружений ØДиспетчерские и аварийные задачи

Экология ØРазработка природоохранной документации в том числе ОВОС ØМоделирование воздействий на окружающую среду, массоэнергопереноса в различных средах (воздухе, поверхностных и подземных водах) ØИнформационная поддержка системы экологического мониторинга

Транспорт ØВыбор оптимальных маршрутов движения ØРешение навигационных задач ØДиспетчеризация и мониторинг положения транспортных средств ØПроектирование, учет и эксплуатация объектов транспортного обслуживания (автомобильных и железных дорог, аэродромов, портов и т. п. )

Проектирование и строительство ØСбор и систематизация материалов инженерных и экологических изысканий ØРазработка вариантов проектов в том числе ландшафтное проектирование ØЭкологическое обоснование проектов ØУправление техникой в процессе строительства ØСбор и систематизация материалов исполнительной съемки

Природопользование Ø Мониторинг состояния лесов, водных объектов, геологической среды, особо охраняемых природных территорий Ø Кадастр лесной, водный, месторождений и проявлений полезных ископаемых Ø Реестр гидротехнических сооружений Ø Лесоустройство Ø Выдача лицензий на природопользование

Оборона и ЧС Ø Инженерно-техническая пограничная система Ø Система космической разведки Ø Системы управления крылатыми ракетами и другими низколетящими военными объектами Ø Геоинформационное обеспечение наземных операций Ø Системы прогноза ЧС : лесные пожары, наводнения, землетрясения, сели и т. п.

Бизнес ØМаркетинговые исследования ØИсследования эффективности деятельности организаций и филиалов ØОптимизация доставки товаров и услуг ØОптимизация размещения объектов (антенны, пункты связи и т. д. )

Нефтегазовая отрасль ØПоиск и разведка месторождений, оценка запасов ØИнженерные и экологические изыскания ØПроектирование обустройства и строительства ØИсполнительная съемка ØЭкологический мониторинг