Информационно-методическое обеспечение

Информационно методическое обеспечение дисциплины включает УМК, компьютерные программы, электронные учебники, Интернет-ресурсы приведенные в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Обеспечение дисциплины

№ п/п	Перечень
1.	1С:Предприятие 8.0
2.	Сайт фирмы 1С www.1c.ru
3.	Материалы сервера ИУБиП по курсу «Геоинформационные системы»
4.	MS SQL Server 2005
5.	Visual Studio 2005
6.	Сайт библиотеки MSDN
7.	Рабочие материалы сервера ИУБиП по дисциплинам «Современные методы и языки программирования», «Базы данных», «Информационные технологии»

 

Лекции

Введение в геоинформатику

Краткая теория занятия

1. Понятие о геогрфической информационной системе

ГИС – информационные системы, обеспечивающие сбор, хранение, обработку, отображение и распространение данных, а также получение на их основе новой информации и знаний о пространственно-координированных явлениях.

По пространственному охвату различают:

– глобальные, или планетарные, ГИС,

– субконтинентальные, национальные (зачастую имеющие статус государственных),

– межнациональные, региональные, субрегиональные

– локальные (местные), в том числе муниципальные, и ультралокальные ГИС.

Общие функции ГИС

– это получение данных, их ввод в компьютерную (точнее цифровую среду),

– хранение (в том числе обновление, или актуализация),

– обработка, вывод (например, в форме карт)

– распространение и использование данных, включая принятие решений на их основе.

2. Основы геоинформатики

Общая технологическая схема ввода, обработки и вывода данных в ГИС, поддерживаемая соответствующими программными средствами, может быть представлена в виде набора обобщенных функций (функциональных групп); среди них принято выделять:

А. Ввод и редактирование данных. Сюда входит аналого-цифровое преобразование данных, в том числе методы и технологии цифрования картографических источников с помощью цифрователей (дигитайзеров) с ручным обводом или путем сканирования аналоговых оригиналов с последующей векторизацией, а также импорт готовых цифровых данных, контроль ошибок цифрования, топологической и геометрической корректности и общая оценка качества получаемой цифровой модели.

Б. Поддержка моделей пространственных данных. Полученная цифровая модель может существовать, храниться и обрабатываться в рамках определенных моделей (представлений); к ним относят растровую, векторную, квадротомическую и иные двух- и трехмерные модели данных, которым соответствуют некоторые форматы данных.

В. Хранение данных. Проектирование и ведение баз данных (БД) атрибутивной информации ГИС, поддержка функций систем управления базами данных (СУБД), включая ввод, хранение, манипулирование, обработку запросов (в том числе пространственных), поиск, выборку, сортировку, обновление, сохранение целостности, защиту данных и создание базы метаданных в рамках основных моделей организации данных БД: иерархической, сетевой и реляционной, реализация геореляционного и объектно-ориентированного подходов к БД ГИС.

Г. Преобразование систем координат и трансформация картографических проекций. Наиболее распространенные задачи — переход от условных декартовых прямоугольных координат источника в географические координаты, пересчет координат пространственных объектов из одной картографической проекции в другую, эластичные преобразования растровых изображений по сети опорных точек. Сюда же разумно включить все иные операции с пространственными объектами, выполняемые на эллипсоиде или шаре.

Д. Растрово-векторные операции. Обслуживают возможности совместного использования двух наиболее употребляемых моделей пространственных данных — растровой и векторной, экспор-и импорт в среду других программных продуктов, ввод или выво; данных. Автоматическое или полуавтоматическое преобразование (конвертирование) растрового представления пространственные объектов в векторное (векторизация), векторного в растровое {растеризация) и графическое совмещение растровых и векторные слоев данных.

Е. Измерительные операции и операции аналитической (координатной) геометрии. Вычисление длин отрезков прямых и кривых линий, площадей, периметров, объемов, характеристик форм объектов и т. п., автоматизация обработки данных геодезических измерений.

Ж. Полигональные операции. Включают определение принадлежности точки полигону, линии полигона, наложение полигонов (топологический оверлей), уничтожение границ и слияние полигонов, индикацию и удаление паразитных полигонов, генерацию полигонов Тиссена (диаграмм Вороного).

З. Пространственно-аналитические операции (операции пространственного анализа). Одна из базовых функциональных групп ГИС, включающая анализ близости (окрестности), расчет и анализ зон видимости/невидимости, анализ сетей (сетевой анализ), расчет и построение буферных зон (буферизация).

И. Пространственное моделирование (геомоделирование). Построение и использование моделей пространственных объектов, их взаимосвязей и динамики процессов (математико-статистический анализ пространственных размещений и временных рядов, межслойный корреляционный анализ взаимосвязей разнотипных объектов и т. п.) средствами встроенных функций пространственного моделирования или путем создания интерфейса с моделями вне среды ГИС.

К. Цифровое моделирование рельефа и анализ поверхностей. Создание и обработка цифровых моделей рельефа, расчет производных морфометрических характеристик (углов наклона, экспозиции и формы склонов), построение трехмерных изображений местности, профилей поперечного сечения, вычисление объемов, генерация линий сети тальвегов и водоразделов и иных особых точек и линий рельефа, интерполяция высот, построение изолиний по множеству значений высот, автоматизация аналитической отмывки рельефа, цифровое ортотрансформирование изображений. Сюда же можно отнести моделирование трехмерных объектов (тел) в рамках моделей данных «истинных» трехмерных ГИС.

Л. Вывод данных. Генерация отчетов, документирование результатов в текстовой, графической (в том числе картографической), табличной формах с использованием различных графических периферийных устройств (принтеров, графопостроителей и т.п.), экспорт данных.

3. Периодизация в развитии геоинформатики

В 60-е годы XX в. накапливались техника и опыт под единой, пока не оформившейся «крышей». Наиболее ярким примером этого периода было создание в 1963 —1971 гг. Канадской ГИС (КГИС) под руководством Р. Томлинсона. Ее методические основания обобщены в его докторской диссертации [R. F. Tomlinson, 1974], а технологические и прикладные аспекты освещены в десятках, если не сотнях статей, в том числе серии избранных публикаций и другой периодике. Назовем лишь несколько из них [Canada..., 1975, 1984; G.Nagy, Sh.Wagle, 1979; Computer..., 1981; I.K.Crain, 1982].

Ставшая одним из примеров крупной универсальной региональной ГИС национального уровня, КГИС может считаться классикой, и «ни одна из систем не может сравниться с Канадской ГИС по числу статей, ссылающихся на нее» [G.Nagy, Sh.Wagle, 1979]. Данная система создавалась для анализа данных инвентаризации земель Канады в области рационализации землепользования. Одним из важнейших результатов было создание карт масштаба 1:50 000, причем применялось самое современное оборудование — специальный экспериментальный сканер. Выполнялось наложение и измерение площадей, ранее не использовавшееся в геоинформатике. Применялась абсолютная система координат. Позднее была создана база данных на основе тематических слоев, налажен дистанционный доступ к ней, а еще позднее была попытка приспособить КГИС к сетевым технологиям, однако, конечно, стало тяжело конкурировать с более современными системами. Как и всякая пионерная разработка, проект оказался весьма дорогостоящим.

Работы шведской школы геоинформатики концентрировались вокруг ГИС земельно-учетной специализации, в частности Шведского земельного банка данных, предназначенного для автоматизации учета земельных участков (землевладений) и недвижимости. Методические основы этих работ изложены в фундаментальных статьях О.Саломонссона (1976) и Т. Германсена (1976) во втором выпуске сборника «Новые идеи в географии» (отв. ред. В. М. Гох-ман и Ю.В.Медведков) — публикации по проблематике ГИС, приуроченной к 23-му конгрессу Международного географического союза (МГС) в Москве и оказавшей значительное влияние на адаптацию идей геоинформатики в бывшем СССР. Основная цель проведенных работ — упорядочить собранный материал и облегчить к нему доступ, в частности для автоматизированного картографирования. Карты в основном строились в виде грубых алфавитно-цифровых распечаток-изображений, состоящих из букв и цифр, которые благодаря разной плотности создавали примитивный эффект полутоновых изображений