Данные, информация, знания в геоинформатике.

Геоинформатика и ГИС.

Геоинформатика – научно-технический комплекс, объединяющий одноименную отрасль научного знания, технологию и прикладную деятельность, связанные с разработкой и реализацией географических информационных систем (ГИС).

Геоинформатика как наука изучает природные и социально-экономические геосистемы, их структуру, связи, динамику, функционирование в пространстве-времени посредством компьютерного моделирования на основе пространственных баз данных. Геоинформатика как технология изучает законы образования и функционирования пространственно-временной информации, связанной с географическими объектами и явлениями, её свойства, методы сбора, обработки, хранения, анализа и распространения. Геоинформационные технологии в этом случае рассматриваются как метод по от- ношению к географии, экономике, социологии и т.п. Геоинформатика как производство включает разработку аппаратных и программных средств ГИС, создание баз данных, цифровых карт, приложений.

Геоинформатика как наука имеет междисциплинарный характер, и сформировалась на стыке таких дисциплин, как география, информатика, картография, геодезия, теория информационных систем и баз данных, а так- же других дисциплин с привлечением общенаучных методов познания, таких как системный подход, моделирование. Этот список в настоящее время расширяется (пространственная статистика, Internet). Геоинформатика наиболее тесно связана с картографическими методами.

Из множества встречающихся определений ГИС можно сказать, что информационная система является географической, если в ней ин- тегрируются данные и знания о территории, которые используются для ре- шения научных и прикладных географических задач, связанных с инвентари- зацией, пространственным анализом и моделированием, прогнозированием, управлением экономикой, территориальным развитием общества, защитой окружающей среды.

 

Данные, информация, знания в геоинформатике.

Данные – зарегистрированные факты о явлениях.

Знание – опытно проверенный результат познания действительности, верное её отражение в мышлении человека, обладание опытом и пониманием, которые являются правильными и в субъективном, и в объективном отношении, и на основании которых можно строить суждения и выводы, кажущиеся достаточно надежными для того, чтобы рассматриваться как знание.

Если в результате переработки данных возникает приращение знания, то это приращение – информация.

В настоящее время на рынке программных продуктов представлено несколько видов систем, работающих с пространственно распределенной информацией, к ним в частности, относятся системы автоматизированного проектирования, автоматизированного картографирования и ГИС. ГИС по сравнению с другими автоматизированными системами обладают развитыми средствами анализа пространственных данных.

 

Источники данных и их типы.

В качестве и сточников данных для формирования ГИС служат:

- картографические материалы (топографические и общегеографические карты, карты административно-территориального деления, кадастровые планы и др.). Сведения, получаемые с карт, имеют территориальную привязку, поэтому их удобно использовать в качестве базового слоя ГИС. Если нет цифровых карт на исследуемую территорию, тогда графические оригиналы карт преобразуются в цифровой вид.

- данные дистанционного зондирования (ДДЗ)все шире используются для формирования баз данных ГИС. К ДДЗ, прежде всего, относят материалы, получаемые с космических носителей. Для дистанционного зондирования применяют разнообразные технологии получения изображений и передачи их на Землю, носители съемочной аппаратуры (космические аппараты и спутники) размещают на разных орбитах, оснащают разной аппаратурой. Благодаря этому получают снимки, отличающиеся разным уровнем обзорности и детальности отображения объектов природной среды в разных диапазонах спектра (видимый и ближний инфракрасный, тепловой инфракрасный и радиодиапазон). Все это обуславливает широкий спектр экологических задач, решаемых с применением ДДЗ.

К методам дистанционного зондирования относятся и 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 полевых обследований территорий, включают геодезические измерения природных объектов, выполняемые нивелирами, теодолитами, электронными тахеометрами, GPS приемниками, а также результаты обследования территорий с применением геоботанических и других методов, например, исследования по перемещению животных, анализ почв и др.

- статистические данные содержат 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 т. д)).

- 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.

Классификация ГИС.

В зависимости от характера решаемых задач выделяют:

- информационно-справочные,

- мониторинговые,

- инвентаризационные,

- исследовательские,

- учебные,

- издательские,

- поддержки принятия решений.

-

По области применения ГИС можно классифицировать на следующие виды:

- экологические и природопользовательские,

- социально-экономические,

- земельно-кадастровые,

- геологические,

- инженерных коммуникаций и городского хозяйства,

- чрезвычайных ситуаций,

- навигационные,

- транспортные,

- торгово-маркетинговые,

- археологические и т.д.

По пространственному (территориальному) охвату:

- глобальные (планетарные);

- общенациональные;

- региональные;

- локальные (в том числе муниципальные).

 

По проблемно-тематической ориентации:

- общегеографические;

- экологические и природопользовательские;

- отраслевые (водных ресурсов, лесопользования, геологические, туризма и т.д.);

 

По способу организации географических данных:

- векторные;

- растровые;

- векторно-растровые ГИС.

Структура ГИС.

▪ Данные (пространственные данные):

◦ позиционные (географические): местоположение объекта на земной поверхности, его координаты в выбранной системе координат;

◦ непозиционные (атрибутивные, или метаданные) - описательные текстовые, электронные документы, данные графического типа, включая фотографии объектов, трехмерные изображения объектов, видеоматериалы и т.д.

▪ Аппаратное обеспечение (ЭВМ, компьютерные сети, накопители, сканеры, дигитайзеры и т. д.);

▪ Программное обеспечение (ОС, приложение и надстройки к нему); • Технологии (методы, порядок действий и т. д.);

Операторы, администраторы, пользователи.

 

Вопрос № 2

Ввод данных в ГИС.

Представление феноменов и явлений объективной реальности выборочными значениями и кодирование этих значений в пространственной базе данных называется вводом данных в ГИС.

Ввод данных – наиболее узкое место в геоинформационных технологиях. Затраты на ввод данных часто превосходят 80% от общей стоимости ГИС-проекта. Процесс ввода данных обычно требует участия большого количества операторов, сами операции ввода – утомительны (однообразная, рутинная работа), требуется постоянно контролировать ошибки ввода данных. Поэтому для снижения трудозатрат и стоимости ввода и для повышения ка- чества ГИС-продуктов нужно автоматизировать процессы ввода данных, на- сколько это возможно.

В ГИС используется несколько режимов ввода данных. Путем ручного ввода (например, с клавиатуры) могут быть введены табличные данные, элементы оформления и дизайна карты, реже пространственные данные (из-за их большого объема). Ручные устройства определения координат, при помо- щи которых оператор непосредственно указывает местоположение географического объекта и фиксирует его координаты, позволяют оцифровывать карты, выполнять ручное дешифрирование снимков. Автоматизированные уст- ройства ввода автоматически извлекают геоданные с карт и снимков. В настоящее время производители ГИС пытаются использовать для ввода данных новые технологии, например, голосовой ввод, но в общераспространенном программном обеспечении ГИС эти возможности пока недоступны.

Данные для ГИС-проекта могут быть также получены из других ГИС и CAD/CAM – систем; в этом случае ввод данных сводится к преобразованиям между различными ГИС-форматами. Существуют специальные обменные форматы для передачи пространственных данных между разными ГИС (DFX/DBF, MIF/MID и т.п.). Современные попытки разработки стандартов на пространственные данные и на процедуры обмена базируются на XML.

Одним из способов снижения затрат на ввод данных является также разделение цифровых данных (data sharing), когда несколько коллективов, занятых разработкой ГИС, совместно создают, владеют и используют банк геопространственных данных, что позволяет избежать ситуаций, когда две организации тратят ресурсы на ввод одинаковых карт. Кроме того, сейчас в сети Интернет появляется все больше свободно доступных пространственных данных (космические снимки и цифровые карты GoogleEarth, цифровые модели местности NASA и многое другое).

Ввод данных, имеющих координатную привязку, осуществляется при помощи дигитайзерной и сканерной технологии. Дигитайзеры применяются для оцифровки материалов, имеющих векторный характер, а сканеры – для ввода данных в grid-модели и для оцифровки изображений для автоматических векторизаторов. Средства ввода атрибутных данных в различных ГИС весьма разнообразны, однако большинство из них сводится к поддержке стандартных форматов обмена данными или драйверов внешних СУБД.

Растрово-векторные преобразования.

Основное назначение предобработки отсканированной карты – преобра- зовать растровое картографическое изображение так, чтобы улучшить его распознаваемость картографических объектов в автоматических векторизаторах. На исходных бумажных картах часто присутствуют пятна, потертости, типографский брак и другие дефекты, затрудняющие автоматическое распознавание объектов и преобразование их в векторы. Для улучшения изображений используют алгоритмы локальной фильтрации, улучшения гистограмм и др.

Разбиение отсканированной карты на слои осуществляется тематическим цветоделением – выделением на изображении смысловых классов по цвету. При печати карт в типографии используется ограниченное количество цветов. Так, на топографических картах используются оттенки 6 цветов: черного, синего, голубого, коричневого, зеленого, малинового. Оператор при по- мощи инструмента “пипетка”, имеющегося во всех современных пакетах обработки растровых изображений, выделяет основной цвет тематического слоя – (R0, G0, B0) и вводит величину разброса Δ. Этим в пространстве палитры RGB задается параллелограмм (рисунок 6.2). Если цвет пикселя растрового изображения попадает внутрь этого параллелограмма, то пиксель включается в выборку.

Выделение границ. Градиентные фильтры

Выделение линейных и площадных объектов на растровом изображении выполняется при помощи алгоритмов выделения границ, большая часть которых основана на предположении, что граница проходит там, где имеются разрывы в функции интенсивности I или крутой градиент. Используя это предположение, вычисляют значения магнитуды градиента интенсивности изображения и находят точки, где она максимальна.

 

 

Алгоритмы растрово-векторного преобразования

Утоньшенное изображение преобразуется в векторную структуру, сохраняющую топологию объектов исходной отсканированной карты, т.е. в графы. Методы получения векторного представления можно разделить на отслеживающие, сканирующие и их комбинации. Алгоритмы растрововекторных преобразований работают в основном с бинарными изображениями и основаны на сборке связных пикселов растра в цепочки пикселов с последующим преобразованием их центроидов в узлы полилиний и полигонов. Для определения связности пикселов используют соседство по 8 направлени- ям (ход королевы, рисунок 6.9-а) или по 4 направлениям (ход ладьи, рисунок 6.9-б). Будем считать, что значение пикселя «1» означает присутствие объекта, а «0» – его отсутствие. Валентность пикселя со значением «1» называется число соседних пикселей со значением «1». Легко видеть, что начало и конец цепочки пикселей (будущей полилинии или полигона) имеют валентность 1, внутренние точки цепочки пикселей – валентность 2, а места разветвлений – валентность 3 (рисунок 6.9-д).

Используя эти свойства, нетрудно построить алгоритмы выделения на растровом изображении изолированных связных цепочек пикселей и превра- тить эти цепочки в полилинии и полигоны. Предложим один из таких спосо- бов автоматического растрово-векторного преобразования.

Выполним перебор всех пикселей растра со значением «1» и будем за- носить их в структуру данных, показанную на рисунке 6.10. Здесь цепочки представлены однонаправленными списками пикселей, а сам список цепочек – списком списков пикселей. Если первый или последний пиксель в списке любой из цепочек 1..k соседствуют с добавляемым пикселем, текущий пик- сель помещается соответственно в начало или в конец этой цепочки.

Если текущий пиксель не попал ни в одну из существующих цепочек, создается новая цепочка и в нее заносится текущий пиксель. Если валент- ность добавляемого в существующую цепочку пикселя не равна 2, то достиг- нут конец линии или ее ответвление, и с этого конца цепочки пиксели даль- ше не добавляются.

 

В полуавтоматическом режиме оператор указывает «затравочную точ- ку» – пиксель со значением «1» и далее алгоритм векторизации трассирует це- почку, рекурсивно перемещаясь к соседнему пикселю, пока не будет достигнут конец цепочки или её ответвление (т.е. пиксель с валентностью, не равной 2).

Известны алгоритмы векторизации утоньшенного растра, использующие для векторизации линий метод цепного кодирования с помощью кодов Фрима- на. Пиксели скелета предварительно кодируются следующим образом: 0 – пик- сель фона, 1 – конечный пиксель линии, 2 – промежуточный пиксель, 3 – узло- вой пиксель. Линии трассируются, начиная с пикселей 1 и 3, и сохраняются в виде цепочек Фримана. Такой метод векторизации обеспечивает высокую сте- пень сжатия изображения при сохранении топологии исходного изображения.

Картографическая алгебра.

Простейший анализ в растровых ГИС основывается на "алгебре карт" и включает локальные, зональные, фокальные операции. Техника хранения, обработки и анализа данных в растровой модели типичны для компьютерной графики и цифровой обработки изображений. Аналитические возможности растровых ГИС простираются от простейших операций комбинирования не- скольких слоев и вычисления различных статистических показателей до операций классификации, анализа соседства и т.д. Современные ГИС имеют возможности геометрической коррекции изображения – ортотрансформации и привязки к карте, генерализации, классификации изображений. Анализ поверхностей в ГИС представлен операциями вычисления углов наклона и экспозиций склонов, интерполяции высот, определения зон видимости, генера- ции горизонталей.

 

 

Описание характеристик растра

Для растрового слоя или любой зоны слоя могут быть вычислены статистические характеристики, включающее среднее значение, медиану, наиболее часто встречающееся значение, дисперсию и другие статистические характеристики. Для нескольких слоев может быть проведено их статистическое сравнение, например, при помощи регрессионного или дисперсионного анализа.

 

Локальные операции

Локальные операции создают новый растровый слой из одного или нескольких входных слоев. Значение ячейки нового слоя зависит только от значений ячеек входных слоев, имеющих те же растровые координаты.

Перекодирование – класс локальных операций – использует только один входной слой. В качестве примера можно привести присвоение новых значений ячейкам путем присвоения значений классам, построенным на основе старых значений.

 

Особую значимость в ГИС-анализе имеют оверлеи растров. Эти операции используют в качестве входных несколько растровых слоев, отсюда они и получили такое название.

Процесс математического "наложения" слоев в ArcInfo называется алгеброй карт. Когда выходное значение зависит от двух или нескольких входных слоев, говорят, что происходит оверлей, "наложение" растров.

 

Алгебра карт обеспечивает исследователей большими функциональными возможностями для конструирования сложных алгоритмов анализа растровых пространственных данных.

 

 

Фокальные операции

В фокальных операциях значение ячейки выходного слоя зависит от значения самой ячейки и от значений соседних ячеек.

Одним из видов фокальных операций является фильтрация, осуществляемая методом “скользящего окна”. Определим окно размером, например, 3 на 3 пиксела, которым мы будем “скользить” по всем ячейкам входного растра. Каждой клетке окна приписывается некоторый вес. При этом сумма весов во всех клетках должна составлять единицу. Ячейка выходного слоя соответствует центральной ячейке окна, поэтому размер ячейки всегда выбирают нечетным. Значение ячейки выходного слоя вычисляется как взвешенное среднее значений, попадающих в окно.

Путем изменения весов в клетках окна мы можем программировать различные эффекты. Во многих программах, работающих с растровыми изображениями, имеются встроенные фильтры. К основным фильтрам относятся сглаживание и выделение границ.

 

Зональные операции

Растровую модель геоданных можно использовать для представления однородных зон или классов почти также, как это делается при помощи полигонов. Зональные операции используются для анализа этих зон. В операциях выявления зон путем анализа смежных клеток растрового изображения определяются все зоны, имеющие одинаковое значение. Каждой такой зоне присваивается уникальный номер. Для каждой зоны вычисляется площадь или периметр и вычисленное значение присваивается каждой ячейке растра

вместо номера зоны. Другой вариант – формируется таблица, в которой для каждого номера зоны указывается площадь и периметр.

Периметр вычисляется путем суммирования длин границ внешних пикселей зоны. Точность вычислений площади и периметра сильно зависит от ориентации зоны.

 

 

Вопрос № 6

Принципы проектирования.

1. Любой проект требует управления. Субъектами управления являются активные участники проекта(менеджеры заказчика и исполнителя, команды…). В качестве объекта управления рассматривают комплекс взаимосвязанных процессов, предназначенных для достижения целей проекта. Эти процессы выполняются на всех стадиях жизненного цикла системы и классифицируются по целевому результату на следующие фазы: инициализация, планирование, реализация проекта и завершение

2. Поэтапное итеративное развитие проекта. Глобальные задачи проекта рекурсивно разбивают на более мелкие.

3. Развитие Гис-проекта регламентируется и направляется потребностями пользователей. Основой для процесса проектирования является анализ пользовательских и системных требований к будущей ГИС.

Стадия «Системный проект»

 

В таблице 2 указаны работы, которые необходимо выполнить на стадии «Системный проект».

 

Таблица 2. Работы стадии «Системный проект»

№	Наименование работы	Ответственный	Результат
1.	Разработка проектных решений по ГИС	Исполнитель	Функциональная модель и информационная модель данных ГИС
2.	Разработка базы данных ГИС	Исполнитель	Логическая и физическая модели БД ГИС.
3.	Разработка проектных решений по ГИС в целом и по видам обеспечения, оформление системного проекта	Исполнитель	Системный проект

Срок реализации – 2 месяца.

 

3. Стадия « Разработка ГИ С »

 

В таблице 3 указаны работы, которые необходимо выполнить на стадии «Рабочий проект».

Таблица 3. Работы стадии «Разработка ГИС»

№	Наименование работы	Ответственный	Результат
1.	Реализация проектных решений по созданию ГИС	Исполнитель	Опытный образец ГИС
2.	Разработка и тестирование на аппаратных средствах Исполнителя опытного образца ГИС	Исполнитель	Опытный образец ГИС
3.	Предоставление Исполнителю аппаратно-программного обеспечения для развертывания ГИС	Заказчик
4.	Развертывание ГИС на аппаратных средствах заказчика	Исполнитель	ГИС, установленная на аппаратных средствах Заказчика
5.	Разработка рабочей документации на первую очередь ГИС	Исполнитель	Рабочая документация, перечисленная в п.п. 1-4 п. 8.2.3.
6.	Разработка исполнителем Программы и методики испытаний ГИС (далее в этом разделе «Программа»)	Исполнитель	Программа и методика испытаний первой очереди ГИС
7.	Согласование программы	Заказчик	Замечания к Программе
8.	Внесение изменений в программу	Исполнитель	Программа, согласованная с Заказчиком
9.	Утверждение Программы	Заказчик	Программа, утвержденная Заказчиком

Срок реализации – 5,5 месяца.

 

Таблица 4. Работы стадии «Ввод в опытную эксплуатацию»

 

№	Наименование работы	Ответственный	Результат
1.	Подготовка ГИС к началу опытной эксплуатации	Исполнитель (совместно с Заказчиком)
2.	Загрузка данных в базы данных	Исполнитель
3.	Проведение испытаний ГИС	Заказчик (совместно с исполнителем)	Опытный образец ГИС
4.	Приемка ГИС в опытную эксплуатацию	Заказчик

Срок реализации – 1,5 месяца.

 

Способы снижения рисков

Риск – вероятность наступления нежелательного события и всех его возможных последствий.

Источники рисков в ГИС-проекте:
- Внутренние риски связаны с неопределенностью окружения проекта
- Внешние риски возникают из-за неопределенности в отношениях с заказчиками проекта и поставщиками ГИС-продуктов.
- Технические риски связаны со сбоями в техническом и информационном окружении проекта.

При создании или приобретении программного обеспечения разработчики могут столкнуться со следующими рисками:

- ГИС может не выполнять функции так, как требуется, что приведёт к разработке дополнительных программ;

- может оказаться, что система не справляется с объёмом обрабатываемых данных;

- при использовании нестандартных или закрытых форматов данных будет затруднён обмен информацией с другими участниками(дополнительные расходы на преобразование форматов);

- неудобный интерфейс т.е риск потери времени на обучение;

- прекращение поддержки ПО производителем (трудности работы с устаревшей ГИС);

- привлечение дополнительных специалистов для преобразования данных, если отсутствуют средства миграции ГИС с одной платформы на другую.

При выборе оборудования:

- отсутствуют драйверы для ОС;

- сложность эксплуатации оборудование приводит к привлечению дополнительного персонала;

- несоответствие производительности оборудования и плановой загрузки вызывает отставание от сроков выполнения проекта;

- ошибки в расчётах приводят к дефициту ресурсов; и т.д…

Использование геоданных в ГИС приводят к след.рискам:

- точности координат могут не соответствовать целям проекта (используются мелкомасш. карты)

- разные даты съёмки материалов приводят к неточностям на создаваемых картах;

- если собранные материалы в разных проекциях, то требуются работы по преобразованию их;

- затраты на обеспечение защиты информации если она содержит госуд.или коммерч. тайну;

- проблемы защиты интеллектуальной собственности.

 

Управление рисками, заключающийся в:

- идентификации как можно большего количества негативных событий;

- минимизации влияния этих событий на развитие проекта;

- планировании реакции на отрицательные события;

- обеспечении средств на покрытие непредвиденных расходов.

Выявление рисков начинают с изучения характеристик, относящихся к проекту в целом:

устанавливается степень новизны и степень его неопределённости, приоритеты рисков. В матрицу оценки проекта эксперты записывают качественные и количественные оценки нежелательных событий.

Для покрытия ошибок в расчётах и неопределенностей операций полезно иметь резервные ресурсы (времени, данных и т.д).

 

Оценка производительности

Оценка производительности предлагаемой системы – ключевой момент в минимизации рисков при выборе ГИС. Заказчики часто не имеют знаний ГИС-технологий и ориентируются при выборе системы не на технические характеристики, а на образ системы созданный специалистами по маркетингу. Процедуры оценки производительности позволяют оценить работу предлагаемой системы в окружении, контролируемом заазчиком.

Качественные оценки отражают субъективные мнения экспертов о предлагаемой ГИС и

позволяют определить, присутствуют ли в продукте заявленные функции,

соответствуют ли они ожиданиям заказчика, как сложно адаптировать их к нуждам организации. (для каждой функции эксперты определяют её наличие в ГИС «+», «-» или уровень применимости «5», «1») (пример функции: «буферная зона», «зона видимости»…)

Количественные оценки более объективны и показывают, способна ли предлагаемая конфигурация справиться с плановой загрузкой. Пример:

 

Пилотное проектирование

Пилотный проект: пробный, экспериментальный, реализованный для изучения положительных и отрицательных сторон в целях дальнейшего принятия решения о целесообразности широкого внедрения.

Пилотный проект помогает снижать риски, связанные с выбором технического окружения ГИС-проекта.

 

Геоинформатика и ГИС.

Геоинформатика – научно-технический комплекс, объединяющий одноименную отрасль научного знания, технологию и прикладную деятельность, связанные с разработкой и реализацией географических информационных систем (ГИС).

Геоинформатика как наука изучает природные и социально-экономические геосистемы, их структуру, связи, динамику, функционирование в пространстве-времени посредством компьютерного моделирования на основе пространственных баз данных. Геоинформатика как технология изучает законы образования и функционирования пространственно-временной информации, связанной с географическими объектами и явлениями, её свойства, методы сбора, обработки, хранения, анализа и распространения. Геоинформационные технологии в этом случае рассматриваются как метод по от- ношению к географии, экономике, социологии и т.п. Геоинформатика как производство включает разработку аппаратных и программных средств ГИС, создание баз данных, цифровых карт, приложений.

Геоинформатика как наука имеет междисциплинарный характер, и сформировалась на стыке таких дисциплин, как география, информатика, картография, геодезия, теория информационных систем и баз данных, а так- же других дисциплин с привлечением общенаучных методов познания, таких как системный подход, моделирование. Этот список в настоящее время расширяется (пространственная статистика, Internet). Геоинформатика наиболее тесно связана с картографическими методами.

Из множества встречающихся определений ГИС можно сказать, что информационная система является географической, если в ней ин- тегрируются данные и знания о территории, которые используются для ре- шения научных и прикладных географических задач, связанных с инвентари- зацией, пространственным анализом и моделированием, прогнозированием, управлением экономикой, территориальным развитием общества, защитой окружающей среды.

 

Данные, информация, знания в геоинформатике.

Данные – зарегистрированные факты о явлениях.

Знание – опытно проверенный результат познания действительности, верное её отражение в мышлении человека, обладание опытом и пониманием, которые являются правильными и в субъективном, и в объективном отношении, и на основании которых можно строить суждения и выводы, кажущиеся достаточно надежными для того, чтобы рассматриваться как знание.

Если в результате переработки данных возникает приращение знания, то это приращение – информация.

В настоящее время на рынке программных продуктов представлено несколько видов систем, работающих с пространственно распределенной информацией, к ним в частности, относятся системы автоматизированного проектирования, автоматизированного картографирования и ГИС. ГИС по сравнению с другими автоматизированными системами обладают развитыми средствами анализа пространственных данных.

 

Источники данных и их типы.

В качестве и сточников данных для формирования ГИС служат:

- картографические материалы (топографические и общегеографические карты, карты административно-территориального деления, кадастровые планы и др.). Сведения, получаемые с карт, имеют территориальную привязку, поэтому их удобно использовать в качестве базового слоя ГИС. Если нет цифровых карт на исследуемую территорию, тогда графические оригиналы карт преобразуются в цифровой вид.

- данные дистанционного зондирования (ДДЗ)все шире используются для формирования баз данных ГИС. К ДДЗ, прежде всего, относят материалы, получаемые с космических носителей. Для дистанционного зондирования применяют разнообразные технологии получения изображений и передачи их на Землю, носители съемочной аппаратуры (космические аппараты и спутники) размещают на разных орбитах, оснащают разной аппаратурой. Благодаря этому получают снимки, отличающиеся разным уровнем обзорности и детальности отображения объектов природной среды в разных диапазонах спектра (видимый и ближний инфракрасный, тепловой инфракрасный и радиодиапазон). Все это обуславливает широкий спектр экологических задач, решаемых с применением ДДЗ.

К методам дистанционного зондирования относятся и 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 полевых обследований территорий, включают геодезические измерения природных объектов, выполняемые нивелирами, теодолитами, электронными тахеометрами, GPS приемниками, а также результаты обследования территорий с применением геоботанических и других методов, например, исследования по перемещению животных, анализ почв и др.

- статистические данные содержат 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 т. д)).

- 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.

Классификация ГИС.

В зависимости от характера решаемых задач выделяют:

- информационно-справочные,

- мониторинговые,

- инвентаризационные,

- исследовательские,

- учебные,

- издательские,

- поддержки принятия решений.

-

По области применения ГИС можно классифицировать на следующие виды:

- экологические и природопользовательские,

- социально-экономические,

- земельно-кадастровые,

- геологические,

- инженерных коммуникаций и городского хозяйства,

- чрезвычайных ситуаций,

- навигационные,

- транспортные,

- торгово-маркетинговые,

- археологические и т.д.

По пространственному (территориальному) охвату:

- глобальные (планетарные);

- общенациональные;

- региональные;

- локальные (в том числе муниципальные).

 

По проблемно-тематической ориентации:

- общегеографические;

- экологические и природопользовательские;

- отраслевые (водных ресурсов, лесопользования, геологические, туризма и т.д.);

 

По способу организации географических данных:

- векторные;

- растровые;

- векторно-растровые ГИС.

Структура ГИС.

▪ Данные (пространственные данные):

◦ позиционные (географические): местоположение объекта на земной поверхности, его координаты в выбранной системе координат;

◦ непозиционные (атрибутивные, или метаданные) - описательные текстовые, электронные документы, данные графического типа, включая фотографии объектов, трехмерные изображения объектов, видеоматериалы и т.д.

▪ Аппаратное обеспечение (ЭВМ, компьютерные сети, накопители, сканеры, дигитайзеры и т. д.);

▪ Программное обеспечение (ОС, приложение и надстройки к нему); • Технологии (методы, порядок действий и т. д.);

Операторы, администраторы, пользователи.

 

Вопрос № 2