Геоинформационные системы

Геоинформационные системы (ГИС) являются классом информационных систем, имеющим свои особенности. Они построены с учетом закономерностей геоинформатики и методов, применяемых в этой

науке. Географическая информационная система (ГИС) – информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ,

отображение и распространение пространственно-координированных

данных (пространственных данных). ГИС содержит данные о пространственных объектах в форме их цифровых представлений (векторных,

растровых, квадротомических и иных), включает соответствующие за-

дачам набор функциональных возможностей ГИС, в которых реализуются операции геоинформационных технологий, поддерживается программным, аппаратным, информационным, нормативно-правовым, кадровым и организационным обеспечением.

ГИС, как интегрированные информационные системы, предназначены для решения различных задач науки и производства на основе

использования пространственно-локализованных данных об объектах

и явлениях природы и общества. Неразрывно с ГИС связаны геоинформационные технологии.

Геоинформационные технологии можно определить как совокупность программно-технологических средств получения новых видов

информации об окружающем мире. Геоинформационные технологии

предназначены для повышения эффективности: процесс управления, хранения и предоставления информации, обработки и поддержки принятия

решений.

ГИС имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при

изучении этих систем.

Одна из особенностей ГИС состоит в том, что они являются элементами информатизации общества. Это заключается во внедрении ГИС

и геоинформационных технологий в науку, производство, образование

и применение в практической деятельности получаемой информации

об окружающей реальности.

Другой особенностью ГИС является то, что, как информационные системы, они являются результатом эволюции этих систем и по-

этому включают в себя основы построения и функционирования ин-

формационных систем.

Как система ГИС включает множество взаимосвязанных элементов, каждый из которых связан прямо или косвенно с каждым другим

элементом, а два любых подмножества этого множества не могут быть

независимыми, не нарушая целостность, единство системы.

Еще одной особенностью ГИС является то, что она является интегрированной информационной системой. Интегрированные системы

построены на принципах интеграции технологий различных систем.

Они зачастую применяются настолько в разных областях, что их название часто не определяет все их возможности и функции. По этой при-

чине не следует связывать ГИС с решением задач только геодезии или

географии. «Гео» в названии геоинформационных систем и технологий

определяет объект исследований, а не предметную область использования этих систем.

Интегрированные ГИС совмещают функциональные возможности ГИС и систем цифровой обработки изображений (данных дистанционного зондирования) в единой интегральной среде.

ГИС включает в себя возможности систем управления базами данных (СУБД), инструментов растровой и векторной графики и аналитических средств и применяются в геологии, метрологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике,

обороне.

По территориальному охвату различают:

• глобальные ГИС (global GIS);

• субконтинентальные ГИС;

• национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных;

• региональные ГИС (regional GIS);

• субрегиональные ГИС;

• локальные или местные ГИС (local GIS).

По тематической ориентации различают общегеографические

и отраслевые, в том числе водных ресурсов, использования земель, лесопользования, рекреации т. д.

По целям различают:

• многоцелевые;

• специализированные, в том числе информационно-справочные;

• инвентаризационные;

• для нужд планирования, управления.

ГИС различаются в зависимости от области применения. Напри-

мер, существуют городские ГИС и муниципальные ГИС (МГИС или

urban GIS), природоохранные (environmental GIS), экономические, статистические ГИС и т. п. Среди них особое значение, как особо широко

распространенные, получили земельные информационные системы.

Назначение ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными

и прикладными), такими как инвентаризация ресурсов, управление

и планирование, поддержка принятия решений.

Реализация геоинформационных проектов, создание ГИС в широком смысле слова включает в себя следующие этапы:

• предпроектные исследования, в том числе изучение требований

пользователя и функциональные возможности используемых

программных средств ГИС;

• технико-экономическое обоснование;

• оценка соотношения «затраты/прибыль»;

• системное проектирование ГИС, включая стадию пилот-проек-

та, разработку ГИС;

• ее тестирование на небольшом территориальном фрагменте или

тестовом участке или создание опытного образца;

• внедрение ГИС;

• эксплуатацию и использование.

Основными внутренними данными ГИС являются базовые цифровые карты и цифровые модели, теоретической основой которых являются положения и методы создания и использования их геодезической и математической основы, все элементы которых построены в еди-

ной геодезической системе координат, проекции, размерности и системе мер.

При создании и использовании карт, являющихся базой построения

данных ГИС, рассматривают и используют геодезическую систему координат и плоские прямоугольные координаты картографических проекций исходных материалов, геодезические координаты и проекции создаваемых базовых карт, на основе которых осуществляется построение цифровых м оделей в Г ИС и п рактически реализуются в се их задачи.

Рассматривается и используется также плоская локальная система координат, связанная с системой координат проекций создаваемых карт

и моделей ГИС, для построения единой системы, а также для ослабления искажений в ГИС из-за различных факторов (нечеткой настройки

элементов компьютерной техники, несовмещения красок, деформации

бумаги и т. п.).

Эффективное использование ГИС для решения разнообразных пространственно-локализованных задач требует от пользователя достаточного объема знаний о геодезических системах координат, картографических проекциях и других элементах математической основы карт ГИС, знаний о методах получения по карте различной информации, математических

и других методов использования этой информации для решения пространственно-локализованных задач ГИС.

Научные, технические, технологические и прикладные аспекты

проектирования, создания и использования ГИС изучаются геоинформатикой.

По широте и разнообразию входных данных геоинформатика не

имеет себе равных. Данные, собираемые в геоинформатике, выделяют

в особый класс данных, называемых геоданными.

Геоданные – данные о предметах, формах территории и инфраструктурах на поверхности Земли, причем как существенный элемент

в них должны присутствовать пространственные отношения.

Геоданные описывают объекты через их положение в пространстве непосредственно (например, координатами) или косвенно (напри-

мер, связями).

В целом следует выделить следующие технологии сбора данных

в геоинформатике:

• воздушная съемка, которая включает аэросъемку, съемку с мининосителей; __

• глобальная система позиционирования (GPS);

• космическая съемка, которая является одним из важнейших источников данных для ГИС при проведении природоресурсных исследований, экологического мониторинга, оценки сельскохозяйственных и лесных угодий и т. д.;

• карты или картографическая информация, которая является

основой построения цифровых моделей ГИС;

• данные, поступающие через всемирную сеть Internet;

• наземная фотограмметрическая съемка служит источником

информации для ГИС при анализе городских ситуаций, экологического мониторинга за деформацией и осадками;

• цифровая фотограмметрическая съемка основана на использовании цифровых фотограмметрических камер, которые позволяют выводить информацию в цифровом виде непосредственно

на компьютер;

• видеосъемка, как источник данных для ГИС, используется в основном для целей мониторинга;

• документы, включая архивные таблицы и каталоги координат,

служат основным источником данных для ввода в ГИС так называемой предметной или тематической информации, к которой относятся экономические, статистические, социологические и другие виды данных;

• геодезические методы используются для уточнения координатных данных. Геодезические методы сбора данных в ГИС включают неавтоматизированные и автоматизированные;

• источником данных для ГИС являются также результаты об-

работки в других ГИС;

• фотографии, рисунки, чертежи, схемы, видеоизображения и звуки;

• статистические таблицы и текстовые описания, технические

данные;

• почтовые адреса, телефонные книги и справочники;

• геодезические, экологические и любые другие сведения.

ГИС-технология позволяет собрать эти разрозненные данные

и в едином виде хранить, обновлять, анализировать, проводить любые

операции, следить за всеми изменениями, получать самые разные кар-

ты, планы, таблицы.

Важно, что результатом может быть не только серия карт в любом

выбранном масштабе и с исходной информацией или ее суммой,

но и аналитические карты, видеоизображения, массивы данных. Таким

образом, многоуровневая ГИС дает следующие преимущества для ее

пользователей:

• связывание и согласование всей информации в единую базу данных для принятия управленческих решений информационного

обеспечения на различных уровнях планирования;

• использование ГИС для получения, анализа и принятия решения пользователем по информации различной степени деятельности.

Геоинформационные системы (ГИС) широко используются в самых разных отраслях науки, управления и хозяйства. Эффективность

использования геоинформационных технологий достигается картографической формой представления информации и оперативными возможностями ее анализа. Разноплановая информация представляется в виде

отдельных слоев, а их совместный анализ в разных комбинациях позволяет получать дополнительную информацию в виде производных

слоев с их картографическим отображением (в виде изолинейных карт,

совмещенных карт различных показателей и т. д.).

На рынке программных продуктов предлагаются различные ГИС,

отличающиеся по функциональным возможностям, требованиям к аппаратным ресурсам и другим характеристикам.