Геоинформационные системы в экологии и природопользовании

Введение. 2

1. Состояние развития ГИС. 4
2. Направления применения и использования ГИС. 5
3. ГИС - технология или мировоззрение XXI века? 5
4. Перспективы развития ГИС на ближайшие годы. 6
5. Геоинформационный рынок популярных ГИС продуктов в России. 8
6. Геоинформационные системы в экологии и природопользовании. 10
7. Проект МЭМОС. 13

Список использованных источников. 15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Последнее время во всем мире и в России наблюдаются процессы, которые во многом отражают современные  тенденции развития общества. Они  связаны с широким внедрением информационных технологий и информационных услуг, проникающих во все сферы  человеческой деятельности. На Западе давно признано, что человечество вступило в информационный этап своего развития. И этот этап, по оценкам  специалистов, оказывает огромное влияние  на изменение современного человеческого  бытия и человеческого развития. Подтверждением этому была и встреча  глав государств большой "восьмерки" на Окинаве, где информационным технологиям  и их влиянию на современный мир  было отведено самое большое внимание.

Информационные технологии, включают в себе работу с огромными  массивами информации, оперативность  и доступность, широкое распространение  и масштабируемость в разных условиях. Все это приводит к тому, что  большое число специалистов и  пользователей из различных направлений  и областей деятельности, в той  или иной мере их освоили или находятся  на стадии освоения и внедрения в  свою работу.

Кроме этого, этот процесс, помимо специальных областей, идет и в  других сферах человеческой деятельности. И в первую очередь хотелось бы отметить сферу образования, в которой  задействовано сотни миллионов  людей во всем мире. Особенность  этого процесса здесь заключается  как в адаптации и переподготовке уже сложившихся специалистов к  информационным технологиям, так и  в подготовке и воспитании нового поколения людей, входящих в трудовую жизнь, начинающих ее именно в информационный этап и получающих представление  о мире в целом и о современных  информационных технологиях в частности. И их воззрения, их отношение к  происходящему в мире и внутри него, их подходы, отличаются в значительной мере и новым мировоззрением. А  вернее изначально закладывающимися его  основами. И порой тем, кто еще  только адаптируется к новым условиям, но имеет старый багаж знаний и  представлений и старое видение, не всегда оно понятно.

На этом фоне, в современных  условиях, представляется интересным рассмотреть развитие географических информационных систем и ГИС-технологий и тех тенденции, с которыми им приходится сталкиваться в современных  условиях.

Бурное распространение  геоинформационных технологий привело  к тому, что сегодня на российском рынке действует уже более 150 организаций  и фирм, распространяющих программное  обеспечение ГИС-проектов. Можно  выделить несколько классов программного обеспечения, различающихся по своим  функциональным возможностям и технологическим  этапам обработки геоинформации.

  Следует различать  системы, распространяемые коммерчески  и заказные разработки, выполненные  под индивидуальные проекты, и не обладающие необходимой универсальностью, поддержкой развития, изданной и популярно написанной документацией и рядом других свойств, характерных для рыночного товара.

Программные обеспечения  делятся на пять основных используемых классов. 

Первый наиболее функционально  полный класс программного обеспечения - это инструментальные ГИС. Они могут быть предназначены для самых разнообразных задач: для организации ввода информации (как картографической, так и атрибутивной), ее хранения (в том числе и распределенного, поддерживающего сетевую работу), отработки сложных информационных запросов, решения пространственных аналитических задач (коридоры, окружения, сетевые задачи и др.), построения производных карт и схем (оверлейные операции) и, наконец, для подготовки к выводу на твердый носитель оригинал-макетов картографической и схематической продукции. Как правило, инструментальные ГИС поддерживают работу, как с растровыми, так и с векторными изображениями, имеют встроенную базу данных для цифровой основы и атрибутивной информации или поддерживают для хранения атрибутивной информации одну из распространенных баз данных: Paradox, Access, Oracle и др. Наиболее развитые продукты имеют системы run time, позволяющие оптимизировать необходимые функциональные возможности под конкретную задачу и удешевить тиражирование созданных с их помощью справочных систем.

  Второй важный класс  - так называемые ГИС-вьюверы, то есть программные продукты, обеспечивающие пользование созданными с помощью инструментальных ГИС базами данных. Как правило, ГИС-вьюверы предоставляют пользователю (если предоставляют вообще) крайне ограниченные возможности пополнения баз данных. Во все ГИС-вьюверы включается инструментарий запросов к базам данных, которые выполняют операции позицирования и зуммирования картографических изображений. Естественно, вьюверы всегда входят составной частью в средние и крупные проекты, позволяя сэкономить затраты на создание части рабочих мест, не наделенных правами пополнения базы данных.

  Третий класс - это  справочные картографические системы  (СКС). Они сочетают в себе хранение  и большинство возможных видов  визуализации пространственно распределенной информации, содержат механизмы запросов по картографической и атрибутивной информации, но при этом существенно ограничивают возможности пользователя по дополнению встроенных баз данных. Их обновление (актуализация) носит цикличный характер и производится обычно поставщиком СКС за дополнительную плату.

  Четвертый класс программного  обеспечения - средства пространственного  моделирования. Их задача - моделировать  пространственное распределение  различных параметров (рельефа, зон  экологического загрязнения, участков  затопления при строительстве  плотин и другие). Они опираются  на средства работы с матричными  данными и снабжаются развитыми  средствами визуализации. Типичным  является наличие инструментария, позволяющего проводить самые  разнообразные вычисления над  пространственными данными (сложение, умножение, вычисление производных  и другие операции).

  Пятый класс, на  котором стоит заострить внимание - это специальные средства обработки  и дешифрирования данных зондирований  земли. Сюда относятся пакеты  обработки изображений, снабженные  в зависимости от цены различным  математическим аппаратом, позволяющим  проводить операции со сканированными  или записанными в цифровой  форме снимками поверхности земли.  Это довольно широкий набор  операций, начиная со всех видов  коррекций (оптической, геометрической)через географическую привязку снимков вплоть до обработки стереопар с выдачей результата в виде актуализированного топоплана.

  Кроме упомянутых  классов существует еще разнообразные  программные средства, манипулирующие  с пространственной информацией.  Это такие продукты, как средства  обработки полевых геодезических  наблюдений (пакеты, предусматривающие  взаимодействие с GPS-приемниками,  электронными тахометрами, нивелирами  и другим автоматизированным  геодезическим оборудованием), средства  навигации и ПО для решения еще более узких предметных задач (изыскания, экология, гидрогеология и пр.). Поскольку настоящий обзор ориентирован на широкий круг пользователей, дальше речь пойдет лишь о наиболее универсальных классах программ.

  Естественно, возможны  и другие принципы классификации  программного обеспечения: по  сферам применения, по стоимости,  поддержке определенным типом  (или типами) операционных систем, по вычислительным платформам (ПК, рабочие Unix-станции) и т д.

 

 

 

 

1. Состояние развития  ГИС

 

ГИС - наука, сочетающая теорию, методы и традиции классической картографии  и географии с возможностями  и аппаратом прикладной математики, информатики и компьютерной техники.

На основе информационных технологий в 60-е годы XX века в недрах Пентагона возникло направление, названное  потом ГИС или географические информационные системы. Оно соединило  в себе решение необходимых прикладных задач с возможностями человека, вычислительной машины и программных  средств, обрабатывающих пространственную информацию и передающих ее потребителю  на экран монитора, печатающее устройство или на каналы связи.

Так вначале зародились цифровая картография и автоматизированное картографирование, дополненные со временем другими многочисленными  функциями и возможностями и  являющиеся основой любых ГИС.

С 70-х годов ГИС становятся коммерческим продуктом, который начинает использоваться не только в военной, но и в иных областях знаний.

В 80-х и 90-х годах, после  появления и массового использования  персональных компьютеров, ГИС постепенно захватывают все новые мировые  рынки и появляется в СССР, а затем и в России.

Сегодня ГИС наступают по всему миру по очень широкому фронту на различных направлениях. Объемы продаж ГИС-продуктов и ГИС-технологий, а также оказываемые ГИС-услуги ежегодно увеличиваются на 20-30% и достигают нескольких миллиардов долларов США в год. И завтра эта тенденция еще более усилится.

Что же такое ГИС?

ГИС - это человеко-программно-машинный комплекс по приему, обработке, хранению, анализу и передаче любой территориально распределенной информации;

ГИС - это возможность  оперативного реагирования на любую  возникающую ситуацию по какой-либо территории, с получением по ней  всей необходимой картографической и тематической информации;

ГИС - это наложение разнообразной  тематической информации на один и  тот же пространственный контур и  получение новой информации о  территории;

ГИС - это аналитическое  и картометрическое исследование и  анализ, с одновременным построением  любых карт, планов и схем;

ГИС - это моделирование  тех или иных процессов, явлений  и изучение изменения их состояния  во времени;

ГИС - это визуализация пространственной информации и возможность ее представление в динамическом режиме;

ГИС - это управление ресурсами  и территориями;

ГИС - это скорость, качество и точность;

ГИС - это наука, технология и бизнес в одном лице;

ГИС - это революция в  картографии, картометрии и, соответственно, в средствах пространственного  анализа.

И в конечном итоге, можно  смело утверждать, что:

ГИС - это новое формируемое  мировоззрение и новое мышление, построенное на пространственной идеологии.

 

 

 

 

 

 

 

2 Направления применения и использования ГИС.

 

На сегодняшний день в  мире разработаны и используются сотни разнообразных ГИС-пакетов, а на их базе созданы десятки тысяч  ГИС-систем. Самые мощные - американские. Есть и отечественные, но далекие от совершенства и имеющие пока незначительное распространение и применение.

ГИС была создана в первую очередь для географии и под  географию, однако сейчас на Западе ГИС  используется в огромном числе управленческих структур, в различных фирмах, на предприятиях, в военных ведомствах, в научных и образовательных  учреждениях.

ГИС-системы и ГИС-технологии нашли очень широкое применение в многообразных сферах и направлениях территориальной деятельности:

- в кадастрах (земельном,  водном, лесном, недвижимости и т.д.);

- в градостроении и  муниципальном управлении;

- в проектировании, строительстве,  эксплуатации объектов;

- в геологических исследованиях; 

- в разработке и эксплуатации  различных месторождений; 

- в сельском, лесном и  водном хозяйстве; 

- в изучении и прогнозе  погоды;

- в здравоохранении; 

- в природопользовании  и при экологическом мониторинге; 

- в торговле и маркетинге;

- в бизнесе, управлении  финансами и банковском деле;

- в планировании и прогнозировании; 

- в обороне, безопасности  и при чрезвычайных ситуациях; 

- в политике и управлении  государством;

- в науке и образовании  и т.д. 

Этим перечнем не исчерпывается  весь круг направлений деятельности, со своими задачами и вопросами, которые  испытывают устойчивый интерес к  ГИС и геоинформационным технологиям. ГИС нужна практически везде, где используется территориально распределенная информация и есть необходимость  территориального анализа, территориальной  оценки и территориального прогноза.

 

3 ГИС - технология или мировоззрение XXI века???

 

Характеристика современных  направлений развития ГИС

 

Важно отметить, что ныне ГИС объединены с другой мощной системой получения и представления географической информации - данными дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса. Космическая  информация в сегодняшнем мире становится все более разнообразной и  точной. Возможность ее получения  и обновления - все более легкой и доступной. Десятки орбитальных  систем передают высокоточные космические  снимки любой территории нашей планеты. За рубежом и в России сформированы архивы и банки данных цифровых снимков  очень высокого разрешения на огромную территорию земного шара. Их относительная  доступность для потребителя (оперативный  поиск, заказ и получение по системе  Интернет), проведение съемок любой  территории по желанию потребителя, возможность последующей обработки  и анализа космоснимков с помощью различных программных средств, интегрированность с ГИС-пакетами и ГИС-системами, превращают тандем ГИС-ДЗЗ в новое мощное средство географического анализа. Это первое и наиболее реальное направление современного развития ГИС.