Організація роботи з даними гіс

ГІС працює з двома істотно відмінними типами даних — векторними та растровими. В векторній моделі об'єкти описуються точками, лініями та полігонами, інформація про які кодується та зберігається у вигляді набору координат Х,Y. Так, місцезнаходження точки (точкового об'єкту), наприклад водонапірної башти, описується парою координат (Х,Y). Лінійні об'єкти, такі як дороги, ріки, високовольтні лінії електропередач, зберігаються як набори координат Х,Y. Полігональні об'єкти, типу полів, земельних ділянок, ставків, зберігаються у вигляді замкнутого набору координат. Векторна модель зручна для описання дискретних об'єктів і менше підходить для описання властивостей, які неперервно змінюються в просторі та часі, таких як типі ґрунтів або рельєф. Растрова модель оптимальна для роботи з неперервними даними. Растрове зображення представляє собою набір значень для окремих елементних складових (квантів), воно подібне до відсканованої карти або фото.

ГІС зберігає інформацію про реальне навколишнє середовище у вигляді тематичних шарів, які об'єднані на основі географічного положення. Будь-яка географічна інформація містить дані про просторове положення, будь то прив'язка про географічні чи інші координати, або посилання на адресу, ідентифікатор земельної або лісової ділянки, назва дороги і т. ін. У разі використання подібних посилань для автоматичного визначення місцезнаходження об'єкту застосовується процес геокодування. За його допомогою можна швидко визначити та вивести на карту потрібний об'єкт або явище і дізнатись про його характеристики, або прослідкувати динаміку протікання процесів у просторі і часі.

Концептуальна схема організації даних у ГІС:

Рис.1.7. ГІС як інтегруюча система

 

Для опису реальних об'єктів у програмному середовищі ГІС використовується модель просторових даних, тобто спосіб цифрового опису просторових об'єктів, що включає відомості про їхнє місцерозташування і властивості, просторові та непросторові атрибути. Найчастіше на практиці застосовується пошарова модель даних.

Сутність пошарової моделі просторових даних полягає в наступному. Реальний світ моделюється структурою, що складається з декількох шарів. Кожен шар є сукупністю однорідних об'єктів реального світу, що знаходяться в межах заданої території. Наприклад, на представленому малюнку фрагмент реального світу змодельований як набір п'яти шарів:

Користувачі – шар точкових об'єктів, у якому показані місця проживання громадян;

Вулиці – шар лінійних об'єктів, що показує просторове полодення вулично-дорожної мережі;

Земельні ділянки – шар полігональних об'єктів, у якому показані границі земельних ділянок на теріторії.

Рельєф – шар, що відображає карту висот;

Земельне користування – шар, у якому показаний характер використання земель.

Для точного відображення об'єктів у просторі вводиться єдина для всіх шарів система координат.

Рис.1.8. Просторова вибірка (уточнення території)

Рис.1.9.Тематична вибірка (проблемно-орієнтовна)

 

ГІС представляє інформацію візуально таким чином, що становляться явними нові відношення, властивості та тенденції, які не можна було помітити за допомогою текстових файлів, електронних таблиць та баз даних. Таке поєднання забезпечує унікальні можливості для її застосування в широкому спектрі задач, пов'язаних з аналізом та прогнозуванням явищ та подій у навколишньому середовищі, з осмисленням та виділенням головних факторів та причин, а також їх можливих наслідків, з плануванням стратегічних рішень в режимі реального часу.

Оскільки практично вся інформація про економічні об’єкти має просторову прив'язку, зрозуміло, що в якості базової інформаційної технології найкраще використовувати географічні інформаційні системи.

 

Сфера застосування ГІС

Геоінформаційні системи є інструментом для практичної реалізації нових підходів до управління сільським господарством на основі просторового відображення процесів. ГІС дозволяють значно прискорити та підвищити ефективність досліджень на всіх рівнях територіальної організації сільського господарства.

Так на державному рівні актуальні такі задачі, як розробка сільськогосподарської політики, ліцензування та контроль виробництва продуктів масового споживання, прогнозування валового збору різних культур, моніторинг природних умов та використання земель, контроль інформації, що надходить "знизу". В цьому випадку використовуються програмні продукти, створені для підтримки централізованого реєстру земель сільськогосподарського призначення, баз даних господарств та полів. Всі ці об'єкти мають деяке положення у просторі та розмір, тому лише технологія просторових баз даних, може гарантувати адекватне комп'ютерне представлення цієї інформації.

На рівні окремого господарства або району в розвинутих індустріальних країнах широко впроваджується так зване "точне землеробство". Точне землеробство передбачає створення моделі сільськогосподарського виробництва під конкретні, місцеві природні умови та характеристики. Так традиційне землеробство передбачало однакове проведення агротехнічних прийомів на окремому полі. Кожне поле розглядалося як однорідне — елементна одиниця управління. У цьому разі, наприклад, внесення надмірних доз добрив (гербіцидів, інших засобів хімізації) створювало реальну загрозу навколишньому середовищу. І хоча в сучасному землеробстві доза добрива підбирається з врахуванням біологічної потреби сільськогосподарської культури, традиційний підхід не виключає появу надмірних або недостатньо удобрених ділянок всередині поля. Це, зокрема, пов'язано з мікро-строкатістю ґрунтового покриву, а також тим, що біологічна потреба рослини в тому чи іншому місці поля може бути різною. Ці потреби визначаються за допомогою сучасних інформаційних технологій, які включають космічну зйомку, причому часто засоби обробки диференціюються в межах різних ділянок поля, в результаті чого досягається максимальний ефект з мінімальним негативним впливом на навколишнє середовище та зниженні загальної витрати засобів хімізації. Накопичення статистики внесення добрив (куди і скільки було внесено добрив) та отриманих результатів (урожайність), дозволяє застосовувати різні види аналізу (регресійний, багатофакторний та ін.) з тим, щоб у подальшому коригувати дози добрив для отримання максимуму прибутку

Працюючи з ГІС, ви виводите на екран комп'ютера одну або декілька тематичних карт, планів, схем, що вас цікавлять. Ви можете легко змінювати детальність зображення, збільшуючи або зменшуючи окремі елементи карти. Ви можете управляти тематичним складом інформації, що відображується. Вказавши об'єкт на карті, можна отримати інформацію про нього. Наприклад, вказавши поле сівозміни, ви можете дізнатись про його площу, тип ґрунту, під якою культурою воно знаходиться. Вибравши промислове підприємство, що розташоване поблизу, отримаєте дані про його профіль, вплив на екологію району і т.д. Ряд геометричних характеристик об'єктів (довжину лісосмуги, відстань між складами добрив та ставками, площу садів) ви можете виміряти безпосередньо на екрані, користуючись засобами ГІС.

З іншого боку, ви можете використовувати ГІС як пошукову систему. В цьому випадку ви складаєте запит, в якому перераховуєте властивості об'єктів, що вас цікавлять, а система виділяє на карті підходящі. Наприклад, працюючи з геоінформаційною системою земельного кадастру, ви можете запросити на карті земельні ділянки площею не меншою 10 соток, розташовані не далі 3 км від залізничної дороги та одночасно не ближче 1 км від найближчих водойм.

Для створення повноцінних тематичних карт необхідні величкі обсяги даних, цей етап збору та структуризації цих даних є найбільш довгим та затратним у створенні систем, основаних на ГІС. Багатофункціональна ГІС сільськогосподарського призначення повинна включати різноманітні матеріали та дані: цифрові топографічні карти різних масштабів, ґрунтові та агрохімічні карти, цифрові моделі рельєфу, матеріали наземних спостережень, статистичні дані, історичні відомості, дані дистанційного зондування та багато іншого. На створення та оновлення цієї інформації потрібні роки та значні затрати, тому на першому місці по впровадженню ГІС в сільське господарство стоїть задача створення початкового банку цифрової картографічної інформації.

Це цілком можливо, оскільки в ряді державних організацій є великі обсяги картографічних даних різних масштабів в потрібних форматах, які безпосередньо або з мінімальними доробками можна використовувати в якості основи банка даних. Слід враховувати, що картографічна основа складає лише той базовий шар, на який потрібно накладати тематичні карти, фактографічний матеріал та оперативну інформацію.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Сутність ГІС.

2. Завдання ГІС.

3. Структура ГІС.

4. База даних ГІС.

 

ТЕСТИ ДЛЯ ПЕРЕВІРКИ ЗНАНЬ

1. ГІС – це:

а) інтерактивні програми для допомоги в ухваленні управлінських рішень;

б) система, яка організовує пам'ять і маніпулювання інформацією щодо проблемної сфери;

в) такі комп'ютерні системи, які поєднують моделювання і можливість власних суджень;

г) інформаційна система, що використовує географічно координовані дані.

2. З яких компонентів складається ГІС:

а) апаратних засобів, програмних засобів, даних, виконавців та методів;

б) дороги, автобусні маршрути, індустріальні райони, торівельні центри, дільниці обліку населення;

в) користувачі, вулиці, земельні ділянки, рельєф; земельне користування;

г) усі варіанти правильні.

3. Уякому вигляді зберігається інформація у ГІС:

а) вигляді тематичних шарів, які об'єднані на основі географічного положення;

б) у вигляді набору апаратних засобів, програмних засобів, даних, виконавців та методів;

в) у вигляді інформації про дороги, автобусні маршрути, індустріальні райони, торівельні центри, дільниці обліку населення;

г) у вигляді інформації про користувачів, вулиці, земельні ділянки, рельєф; земельне користування.

4. З яким типами даних працює ГІС:

а) векторними та растровими;

б) просторовими;

в) часовими;

г) усі відповіді правильні.

 

ЧАСТИНА 2

ПРАКТИКУМ

Лабораторна робота № 1