Геоинформатика и связанные с ней отрасли

Понятие ГИС. Компоненты ГИС

В наиболее общем смысле, ГИС это инструменты для обработки пространственной информации, обычно явно привязанной к некоторой части земной поверхности, которые используются для ее управления. Термин изменяется в зависимости от интеллектуальных, культурных, экономических и даже политических целей.

Дэвид Райнд, назвал ГИС "компьютерной системой для сбора, проверки, интеграции и анализа информации, относящейся к земной поверхности". Оно говорит, что ГИС имеют дело с земной поверхностью/участками этой поверхности. Утверждение о том, что ГИС используются для сбора, проверки, интеграции и анализа информации, напоминает о большом числе групп операций, необходимых для любой ГИС.

Предлагались и другие определения ГИС. Некоторые проявляли сильную связь между ручными и компьютерными методами анализа карт, другие явно указывали среди главных целей ГИС использование их как инструмента анализа информации о земле..

Марблом и Пюке: ГИС можно определить как систему сбора, обработки, графического представления (визуализации) и анализа пространственно-распределенных данных.

ГИС имеют следующие подсистемы:

1. Подсистема сбора данных, которая собирает и проводит предварительную обработку данных из различных источников. Эта подсистема также в основном отвечает за преобразования различных типов пространственных данных (например, от изолиний топографической карты к модели рельефа ГИС).

2. Подсистема хранения и выборки данных, организующая пространственные и атрибутивные данные с целью их выборки, обновления редактирования. Эта подсистема хранит либо явно, либо неявно, геометрические координаты точечных, линейных и площадных геометрических объектов и связанные с ними характеристики (атрибуты)

3. Подсистема управления данными, их обработкии анализа, которая, выполнив различные задачи на основе этих данных, группирует и разделяет их, устанавливает параметры и ограничения и выполняет моделирующие функции, выполняет расчеты.

4. Подсистема вывода, которая отображает всю базу данных или часть ее в табличной, диаграммной или картографической форме. Подсистема вывода позволяет компоновать результирующие данные в любой удобной для пользователя форме.

Периоды развития ГИС

В истории развития ГИС можно выделить следующие основные периоды:

1. Пионерский период (поздние 50е — ранние 70е гг.). Происходит исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта. Появляются первые крупные проекты и теоретические работы. Происходит создание аппаратной, алгоритмической и программной основы, обеспечивших дальнейший успех ГИС:

Ø появляются ПК, плоттеры, графические дисплеи и другие периферийные устройства;

Ø создаются программные алгоритмы и процедуры графического отображения информации на дисплеях и с помощью плоттеров;

Ø создаются формальные методы пространственного анализа;

Ø создаются программные СУБД.

2. Период государственных инициатив (нач. 70е — нач. 80е гг.). Государственная поддержка стимулировала развитие экспериментальных работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным сетям: автоматизированные системы навигации, системы вывоза городских отходов и мусора, движение ТС в ЧС и т.д.

3. Период коммерческого развития (ран.80е — н.в.). Широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции с базами непространственных данных, появление сетевых приложений, появление значительного числа непрофессиональных пользователей, системы, поддерживающие индивидуальные наборы данных на отдельных компьютерах, открывают путь системам, поддерживающим корпоративные и распределенные базы геоданных.

4. Пользовательский период (позд.80е — н.в.). Повышенная конкуренция среди коммерческих производителей ГИТ услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и «открытость» программных средств позволяет использовать и даже модифицировать программы, появление пользовательских «клубов», телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.

Классификация ГИС

Что касается классификации ГИС, то здесь также наметилось несколько направлений. Например, с точки зрения их проблемной ориентации:

Ø инженерные (для работы с картами, на которых изображены элементы инженерных коммуникаций);

Ø кадастровые (ГИС для учета земельных участков и других объектов недвижимости), предназначенные для обработки кадастровых данных;

Ø для тематического и статистического картографирования, имеющие целью управление природными ресурсами, составление карт по результатам переписей;

Ø «экологические», предназначенные для поддержки экологического мониторинга территорий;

Ø библиографические, содержащие каталогизированную информацию о множествах географических документов;

Ø географические – с данными о функциональных и административных границах;

Ø системы обработки данных дистанционного зондирования.

По тематике:

Ø социально-экономические;

Ø земельные (кадастровые);

Ø лесные;

Ø инвентаризационные;

Ø туристические;

По территориальному охвату:

Ø общенациональные;

Ø региональные;

по целям:

Ø многоцелевые;

Ø информационно-справочные;

Ø для нужд планирования;

Ø для нужд управления;

Системы координат в ГИС

Сферическая система координат. Существуют механизмы сообщения положения каждого наблюдаемого объекта. Первым типом такого механизма является абсолютное местоположение, дающее определенную фиксированную точку на поверхности Земли. Но прежде необходимо иметь систему координат, в которой будет выражаться это положение и которая имеет фиксированное соотношение с земной поверхностью.

Рассматриваемая система координат имеет два набора воображаемых линий. Первый набор линий начинается со средней линии Земли, экватора. Это параллели, поскольку они параллельны друг другу и опоясывают Землю с востока на запад. Экватору присваивается начальное числовое значение 0. Поскольку каждой линии соответствует угол с вершиной в центре Земли, один из лучей которого пересекает земную поверхность в точке, лежащей на этой линии можно использовать для ее числового выражения соответствующее угловое расстояние, называемое широтой. Другой набор – линии, идущие точно перпендикулярно первым. Эти линии, называемые меридианами, идут от полюса до полюса. Отсчет их начинается с начального меридиана, проходящего через Гринвич, Англия. От начального меридиана отсчитывается угловая величина, называемая долготой.

Картографическая (геодезическими) прямоугольная система координат позволяет нам точно указывать положение объектов на плоских картах. Основная система прямоугольных координат состоит из двух линий — абсциссы и ординаты. Абсцисса — горизонтальная линия, содержащая равномерно распределенные числа начиная с 0, называемого началом координат, и продолжающаяся так далеко в двух направлениях, насколько это нужно для измерения расстояний. Величины называются X-координатами, они положительны справа от 0 и отрицательны слева. Вторая линия, ордината, обеспечивает движение по вертикали от той же начальной точки в положительном или отрицательном направлении. Вместе они позволяют определять местоположение любой точки или объекта указанием величин Х и Y.

Когда карта ориентирована севером вверх, как обычно, Х-координата называется отсчетом на восток, поскольку он соответствует расстоянию от начальной точки в восточном направлении. Аналогично, Y-координата называется отсчетом на север, поскольку он соответствует расстоянию на север от начальной точки. Чтобы исключить западное и южное направление начальную точку размещают на карте так, чтобы все значения были положительны, или, иначе говоря, чтобы все точки оказались в северо-восточном квадранте системы координат.

Основные функции ГИС

Ø Принятие решений управленческого уровня

Ø Научно-объективное перспективное и оперативное планирование развития города и его отдельных территорий.

Ø Оптимальное проектирование объектов промышленного и гражданского назначения на территории города.

Ø Разработка генерального плана города и контроль за его реализацией.

Ø Изучение состояния экологических, социально-экономических, природно – ресурсных условий территорий и их экономическая оценка

Ø Совершенствование учета и рационального использования городских земель и недвижимости (зданий и сооружений).

Ø Получение достоверной информации о местоположении и эксплуатации инженерных сетей городского коммунального хозяйства.

Ø Сбор горно-геологических данных, сведений о технологических процессах и природных запасах недр.

Ø Проведение налогового обложения, взимание платежей за использование природных ресурсов, недвижимости, за загрязнение окружающей средой

Ø Охрана прав пользователя, собственников.

 

Понятие ГИС. Компоненты ГИС

В наиболее общем смысле, ГИС это инструменты для обработки пространственной информации, обычно явно привязанной к некоторой части земной поверхности, которые используются для ее управления. Термин изменяется в зависимости от интеллектуальных, культурных, экономических и даже политических целей.

Дэвид Райнд, назвал ГИС "компьютерной системой для сбора, проверки, интеграции и анализа информации, относящейся к земной поверхности". Оно говорит, что ГИС имеют дело с земной поверхностью/участками этой поверхности. Утверждение о том, что ГИС используются для сбора, проверки, интеграции и анализа информации, напоминает о большом числе групп операций, необходимых для любой ГИС.

Предлагались и другие определения ГИС. Некоторые проявляли сильную связь между ручными и компьютерными методами анализа карт, другие явно указывали среди главных целей ГИС использование их как инструмента анализа информации о земле..

Марблом и Пюке: ГИС можно определить как систему сбора, обработки, графического представления (визуализации) и анализа пространственно-распределенных данных.

ГИС имеют следующие подсистемы:

1. Подсистема сбора данных, которая собирает и проводит предварительную обработку данных из различных источников. Эта подсистема также в основном отвечает за преобразования различных типов пространственных данных (например, от изолиний топографической карты к модели рельефа ГИС).

2. Подсистема хранения и выборки данных, организующая пространственные и атрибутивные данные с целью их выборки, обновления редактирования. Эта подсистема хранит либо явно, либо неявно, геометрические координаты точечных, линейных и площадных геометрических объектов и связанные с ними характеристики (атрибуты)

3. Подсистема управления данными, их обработкии анализа, которая, выполнив различные задачи на основе этих данных, группирует и разделяет их, устанавливает параметры и ограничения и выполняет моделирующие функции, выполняет расчеты.

4. Подсистема вывода, которая отображает всю базу данных или часть ее в табличной, диаграммной или картографической форме. Подсистема вывода позволяет компоновать результирующие данные в любой удобной для пользователя форме.

Периоды развития ГИС

В истории развития ГИС можно выделить следующие основные периоды:

1. Пионерский период (поздние 50е — ранние 70е гг.). Происходит исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта. Появляются первые крупные проекты и теоретические работы. Происходит создание аппаратной, алгоритмической и программной основы, обеспечивших дальнейший успех ГИС:

Ø появляются ПК, плоттеры, графические дисплеи и другие периферийные устройства;

Ø создаются программные алгоритмы и процедуры графического отображения информации на дисплеях и с помощью плоттеров;

Ø создаются формальные методы пространственного анализа;

Ø создаются программные СУБД.

2. Период государственных инициатив (нач. 70е — нач. 80е гг.). Государственная поддержка стимулировала развитие экспериментальных работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным сетям: автоматизированные системы навигации, системы вывоза городских отходов и мусора, движение ТС в ЧС и т.д.

3. Период коммерческого развития (ран.80е — н.в.). Широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции с базами непространственных данных, появление сетевых приложений, появление значительного числа непрофессиональных пользователей, системы, поддерживающие индивидуальные наборы данных на отдельных компьютерах, открывают путь системам, поддерживающим корпоративные и распределенные базы геоданных.

4. Пользовательский период (позд.80е — н.в.). Повышенная конкуренция среди коммерческих производителей ГИТ услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и «открытость» программных средств позволяет использовать и даже модифицировать программы, появление пользовательских «клубов», телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.

Классификация ГИС

Что касается классификации ГИС, то здесь также наметилось несколько направлений. Например, с точки зрения их проблемной ориентации:

Ø инженерные (для работы с картами, на которых изображены элементы инженерных коммуникаций);

Ø кадастровые (ГИС для учета земельных участков и других объектов недвижимости), предназначенные для обработки кадастровых данных;

Ø для тематического и статистического картографирования, имеющие целью управление природными ресурсами, составление карт по результатам переписей;

Ø «экологические», предназначенные для поддержки экологического мониторинга территорий;

Ø библиографические, содержащие каталогизированную информацию о множествах географических документов;

Ø географические – с данными о функциональных и административных границах;

Ø системы обработки данных дистанционного зондирования.

По тематике:

Ø социально-экономические;

Ø земельные (кадастровые);

Ø лесные;

Ø инвентаризационные;

Ø туристические;

По территориальному охвату:

Ø общенациональные;

Ø региональные;

по целям:

Ø многоцелевые;

Ø информационно-справочные;

Ø для нужд планирования;

Ø для нужд управления;

Геоинформатика и связанные с ней отрасли

 

 

Системы координат в ГИС

Сферическая система координат. Существуют механизмы сообщения положения каждого наблюдаемого объекта. Первым типом такого механизма является абсолютное местоположение, дающее определенную фиксированную точку на поверхности Земли. Но прежде необходимо иметь систему координат, в которой будет выражаться это положение и которая имеет фиксированное соотношение с земной поверхностью.

Рассматриваемая система координат имеет два набора воображаемых линий. Первый набор линий начинается со средней линии Земли, экватора. Это параллели, поскольку они параллельны друг другу и опоясывают Землю с востока на запад. Экватору присваивается начальное числовое значение 0. Поскольку каждой линии соответствует угол с вершиной в центре Земли, один из лучей которого пересекает земную поверхность в точке, лежащей на этой линии можно использовать для ее числового выражения соответствующее угловое расстояние, называемое широтой. Другой набор – линии, идущие точно перпендикулярно первым. Эти линии, называемые меридианами, идут от полюса до полюса. Отсчет их начинается с начального меридиана, проходящего через Гринвич, Англия. От начального меридиана отсчитывается угловая величина, называемая долготой.

Картографическая (геодезическими) прямоугольная система координат позволяет нам точно указывать положение объектов на плоских картах. Основная система прямоугольных координат состоит из двух линий — абсциссы и ординаты. Абсцисса — горизонтальная линия, содержащая равномерно распределенные числа начиная с 0, называемого началом координат, и продолжающаяся так далеко в двух направлениях, насколько это нужно для измерения расстояний. Величины называются X-координатами, они положительны справа от 0 и отрицательны слева. Вторая линия, ордината, обеспечивает движение по вертикали от той же начальной точки в положительном или отрицательном направлении. Вместе они позволяют определять местоположение любой точки или объекта указанием величин Х и Y.

Когда карта ориентирована севером вверх, как обычно, Х-координата называется отсчетом на восток, поскольку он соответствует расстоянию от начальной точки в восточном направлении. Аналогично, Y-координата называется отсчетом на север, поскольку он соответствует расстоянию на север от начальной точки. Чтобы исключить западное и южное направление начальную точку размещают на карте так, чтобы все значения были положительны, или, иначе говоря, чтобы все точки оказались в северо-восточном квадранте системы координат.