Програмні засоби геоінформаційних систем. Загальний огляд та класифікація.

Класифікація сучасних ГІС

Останніми десятиріччями у світі розроблено велику кількість рі­зноманітних геоінформаційних систем. Запропоновано різні кла­сифікації, кожна з яких певною мірою ранжирує існуюче різнома­ніття в певну кількість однорідних класів з використанням однієї або декількох ознак.

Звичайно геоінформаційні системи класифікують за такими ознаками:

- за призначенням - залежно від цільового використання;

- за проблемно-тематичною орієнтацією - залежно від сфери застосування;

- за територіальним охопленням — залежно від розміру терито­рії і масштабного ряду цифрових картографічних даних, що скла­дають базу даних ГІС.

Наведемо узагальнення наявних класифікацій за цими ознака­ми, спираючись на роботи (McLaughlin et al., 1987; Bracken et al., 1989; Отраслевой стандарт.., 1997 та ін.).

За призначенням геоінформаційні системи поділяють на ба­гатоцільові та спеціалізовані. Багатоцільовими системами, як пра­вило, є регіональні ГІС, призначені для розв'язання широкого спе­ктра завдань, пов'язаних з регіональним керуванням. Спеціалізо­вані ГІС забезпечують виконання однієї або кількох близьких функцій. До них, як правило, відносять геоінформаційні системи:

- інформаційно-довідкові;

- моніторингові;

- інвентаризаційні;

- прийняття рішень;

- дослідницькі;

- навчальні.

Характеристика ГІС чотирьох перших цільових призначень наведена в п. 1.4.

Дослідницькі ГІС створюються для забезпечення розв'язання будь-якої наукової проблеми або сукупності наукових проблем із застосуванням методів просторово-часового аналізу й моделюван­ня. Прикладом може бути геоінформаційна система басейну річки Бутеня (Київська область, Богуславська польова експерименталь­на гідрометеорологічна база УкрНДГМІ), створена для розв'язан­ня проблеми прогнозу просторового перерозподілу радіонуклідів у басейні малої річки в рамках виконання міжнародного проекту SPARTACUS (SPARTACUS, 2000). База просторових даних гео-інформаційної системи р. Бутені складається із понад тридцяти шарів даних, що характеризують рельєф (цифрова модель рельє­фу і похідні від неї карти ухилів, експозицій, поздовжньої і попере­чної кривизни схилів та ін.), гідрографічну мережу (карти місце­вих ліній течії, водозборів, «вищерозміщених елементів», ухилів, гідравлічної жорсткості та ін.), ґрунтовий покрив (карти генетич­них типів ґрунтів, ґрунтотвірних порід, еродованості, а також пара­метрів, що характеризують водно-фізичні і протиерозійні власти­вості ґрунтів та їх радіоактивне забруднення), природну і культур­ну рослинність (карти лісів, сільськогосподарських угідь, сівозмін і параметрів, що їх характеризують) і землекористування (карти типів землекористування, дорожньої мережі та ін.).

Навчальні ГІС розробляються для забезпечення навчального процесу, як правило, у вищих навчальних закладах. Як об'єкт у таких геоінформаційних системах частіше за все розглядаються території польових стаціонарів - баз навчальних польових прак­тик студентів. Прикладами навчальних ГІС є ГІС «Сатіно», розроб­лена на географічному факультеті Московського державного уні­верситету ім. М.В. Ломоносова (Лурье, 1998) і ГІС Навчального географічного стаціонару «Кринички» (північ Одеської області), яка розробляється на геолого-географічному факультеті Одеського на­ціонального університету ім. 1.1. Мечникова. Остання складається з банку просторової (картографічної) інформації і пов'язаних з нею атрибутивних даних для території польового стаціонару загальною площею близько 100 км² та бібліотеки прикладних модулів, що реалізують навчальні, наукові і прикладні завдання на основі Бан­ку даних і можливостей геоінформаційних технологій.

За проблемно-тематичною орієнтацією звичайно виділя­ють типи геоінформаційних систем, що відповідають «основним сферам застосування ГІС» (див. п. 1.4), тобто:

- земельно-кадастрові;

- екологічні і природокористувальницькі;

- інженерних комунікацій і міського господарства;

- надзвичайних ситуацій;

- навігаційні;

- соціально-економічні;

- геологічні;

- транспортні;

- торгово-маркетингові;

- археологічні;

- військові;

- інші.

У категорії «інші» в цій класифікації може бути пойменована ще достатньо велика, причому така, що продовжує збільшуватися, кількість типів ГІС, оскільки сфера застосування ГІС не обмежена переліком зазначених вище сфер розширюється далі.

За територіальним охопленням найбільш логічним є поділ геоінформаційних систем на:

- глобальні;

- загальнонаціональні;

- регіональні;

- локальні.

Глобальні геоінформаційні системи охоплюють або всю земну кулю, наприклад, як Глобальний банк природно-ресурсної інфор­мації (GRID), або якусь її значну частину - як геоїнформаційна система Європейського співтовариства CORINE, характеристика яких наведена в наступному пункті. Загальнонаціональні ГІС, як це випливає із назви, охоплюють територію всієї країни, регіо­нальні - якусь її частину, таку, як економічний район, адмініст­ративна область чи група суміжних областей, басейн великої річ­ки і т.ін. До категорії «локальні ГІС» відносять геоінформаційні системи меншого територіального охоплення, але рекомендації щодо територіальних обмежень локальних ГІС відсутні. До даної категорії, як правило, належать і муніципальні геоінформаційні системи (МГІС) - специфічна категорія геоінформаційних систем, що розробляються для території міста або його частини.

 

 

ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

ПРОГРАМА ArkGis

Програмні продукти компанії ESRI (США), найстарішого у світі виробника програмних засобів ГІС (фірма заснована в 1969 р.), у наш час представлені, насамперед, сімейством спеціалізованих програмних пакетів, які об'єднані під назвою ArcGIS. Поточною версією ArcGIS є версія 9.1 (2005).

До складу ArcGIS входить багато інтегрованих програмних продуктів, призначених як для розробки і експлуатації геоінфор-маційних систем різного рівня складності, так і для геоінформа-ційного забезпечення розв'язання завдань, пов'язаних з викори­станням просторової інформації, включаючи польову зйомку і роботу в комп'ютерних мережах, у тому числі і в Інтернет. Слід зазначити, що останніми роками в компанії ESRI робиться ак­цент саме на розробці мережного програмного ГІС-забезпечення, а також на відповідному розширенні функціональних можливо­стей традиційних ГІС-пакетів, яке дозволяє їм працювати в комп'ютерних мережах.

Основними компонентами ArcGIS є: настільні інструмен­тальні ГІС (ArcGIS Desktop), у тому числі ГІС-пакети Arclnfo, ArcEditor і ArcView з набором додаткових модулів (extentions), серверне програмне ГІС-забезпечення (Server GIS), до складу якого входять пакети ArcIMS, ArcSDE і ArcGIS Server, мобільні інструментальні ГІС (Mobile GIS), представлені пакетом ArcPad, і ГІС-інструменти, або вбудовані інструментальні ГІС (Embedded GIS), представлені пакетом ArcGIS Engine, а також програми-в'юери (viewers, Web-viewers), такі, як ArcReader і ArcExplorer.

Настільні інструментальні ГІС сімейства ArcGIS (ArcGIS Desktop) є різномасштабними програмними ПС-пакетами, функці­ональні і аналітичні можливості яких можуть бути істотно збіль­шені за рахунок великої колекції додаткових модулів, які назива­ються розширеннями (extentions) і поставляються окремо.

Для перегляду і друку карт, підготовлених з використанням настільних інструментальних ГІС, використовується безплатний пакет ArcReader.

Серверне програмне ГІС-забезпечення (Server GIS) викорис­товується для створення і управління серверними ГІС-додатка-ми, які поширюють функції ГІС і просторово-розподілену інфор­мацію всередині і між організаціями по комп'ютерних мережах, у тому числі і глобальній мережі Інтернет.

Пакет ArcGIS Server — це сервер додатків, що містить загаль­ну бібліотеку програмних ГІС-об'єктів, які використовуються для створення серверних додатків для функціонування як у локаль­них (рівня підприємства), так і в глобальній (Інтернет) комп'юте­рних мережах. Пакет ArcGIS Server є зручною платформою для створення корпоративних ГІС, під якими розуміють сукупність додатків з центральним управлінням, які оперують з єдиною ба­зою картографічних даних, що мають розвинену ГІС-функціональ-ність і одночасно підтримують велику кількість користувачів.

Пакет ArcIMS (Arc Internet Map Server) є картографічним Інтернет-сервером, призначеним для публікації карт, даних і ме-таданих у глобальній мережі з використанням стандартних від­критих Інтернет-протоколів, забезпечує створення ГІС-порталів. Пакет ArcSDE (Arc Spatial Database Engine) є серверним про­грамним забезпеченням, що надає доступ до баз географічної ін­формації через комерційні реляційні системи керування базами даних (СКБД), у тому числі OracleSi, OracleQi, MS SQL Server, Informix і DB2.

Web-в'юери представлені безплатним пакетом ArcExplorer, який реалізує функції запитів, вибірки і відображення даних че­рез Інтернет, але може бути використовуваним і для роботи з локальними наборами даних.

Пакет ArcGIS Engine є бібліотекою взаємопов'язаних компо­нентів настільних інструментальних ГІС, призначеною для роз­робників прикладного програмного забезпечення. Цей пакет до­зволяє створювати нові призначені для користувача картографіч­ні і ГІС-додатки та розширювати можливості вже існуючих додат­ків (наприклад, Microsoft Excel) за рахунок «вбудовування» в них ГІС-функції. Додатки, створювані за допомогою цього паке­та, можуть відповідати діапазону від простих картографічних в'ю-ерів до настільних інструментальних ГІС, що за функціональніс­тю відповідають пакетам ArcGIS Desktop.

Пакет ArcPad є програмним ГІС-забезпеченням, що запускаєть­ся на кишенькових персональних комп'ютерах (КПК) під керуван­ням операційної системи Windows СЕ. Пакет забезпечує доступ до існуючих цифрових баз просторових даних, а разом з GPS-прийма-чем — їх поповнення безпосередньо в польових умовах.

Відзначимо також, що значного поширення в установах і ор­ганізаціях, у тому числі і в Україні, набули попередні ГІС-пакети компанії ESRI - настільна інструментальна ГІС ArcView GIS (остання версія - 3.2) і повнофункціональна професійна інстру­ментальна ГІС ARC/INFO (остання версія 7.2).