Геоинформационная система

Введение

 

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА — это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска, размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур — главная особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов.

Например, личная библиотека, в которой может ориентироваться  только ее владелец, информационной системой не является. В публичных же библиотеках  порядок размещения книг всегда строго определенный. Благодаря ему поиск и выдача книг, а также размещение новых поступлений представляют собой стандартные процедуры, близкие к алгоритмам.

Работа информационных систем заключается в обслуживании двух встречных потоков информации: ввода новой информации и выдачи текущей информации по запросам.

Поскольку главная задача информационной системы — обслуживание клиентов, система должна быть устроена так, чтобы ответ на любой запрос выдавался быстро и был достаточно полным. Эти требования обеспечиваются наличием стандартных процедур поиска информации и тем, что данные системы расположены в определенном порядке.

Сама идея информационных систем и некоторые принципы их организации возникли задолго до появления ЭВМ. Библиотеки, архивы, адресные бюро, телефонные справочники — все это информационные системы. Однако компьютеризация на несколько порядков повысила эффективность информационных систем и расширила сферы их применения.

Во-первых, резко возросли скорости всех видов обработки информации: поиска и размещения (внутри ЭВМ), выдачи (на экран или печать), передачи и ввода (по средствам электронной и космической связи в информационные системы любой точки земного шара). Для некоторых видов информационных систем именно скорости передачи и ввода играют решающую роль. Таковы, например, автоматизированные системы продажи авиационных и железнодорожных билетов или многотерминальные системы электронной торговли ценными бумагами, где только высокая скорость ввода информации может исключить продажу мест (или акций), которые минуту назад были проданы с другого терминала.

Во-вторых, во много раз увеличились возможности хранения больших объемов информации: как за счет того, что машинные носители информации (диски и ленты) в сотни и тысячи раз компактнее бумажных носителей (бумаг и книг), так и за счет того, что только при высоких скоростях ЭВМ можно проводить поиск в таких объемах за приемлемое время.

В-третьих, благодаря использованию электронной связи и сетей ЭВМ потеряло значение расстояние между информационной системой, источниками информации и ее клиентами. Достаточно иметь терминал, т. е. персональную ЭВМ или другое устройство, позволяющее запрашивать и получать нужную информацию и соединенное с системой каналами связи.

Обращение пользователя к системе за информацией называется запросом. В простейшем случае фиксируется небольшое число возможных запросов, на которые заранее готовы ответы.

Несколько более  сложный случай — запрос, в котором  зафиксирован набор признаков. Значения некоторых признаков указываются  пользователем (по ним надо искать), значения остальных признаков должна указать система. Здесь естественная форма запроса — бланк (на бумаге или на экране дисплея), графы которого — стандартные, но число вариантов заполнения может быть велико.

Программное обеспечение  первых информационных систем создавалось каждый раз "с нуля": для новой системы заново строились структура данных и программы обработки информации в ней, разрабатывался язык запросов, транслятор с него и т. д. В настоящее время существуют разнообразные средства программирования информационных систем — системы управления базами данных (СУБД), в состав которых входят средства организации структуры данных, языки запросов и выходных документов, программы ввода информации, удаления мусора и др. СУБД существенно ускоряют процесс разработки информационных систем.

Массовое распространение  ЭВМ, электронных средств связи и совершенствование СУБД ведут к постоянному расширению областей использования информационных систем. Справочные службы, библиотечные каталоги, различные картотеки — это традиционные сферы их применения. Автоматизированные информационные системы применяются также на производстве: в них вводится информация о ходе выполнения производственных заказов, о наличии инструмента, деталей, сырья на складах предприятия. В деловой сфере, где постоянно обновляются сведения о товарах и фирмах, биржевая и банковская информация, курсы валют и ценных бумаг, и в сфере обслуживания (системы продажи билетов, бронирования мест в гостиницах) они также необходимы.

Имея персональный компьютер и несложную СУБД, человек, не знающий программирования, может  создать собственную информационную систему. Это удобно для профессионалов, род деятельности которых требует обширных картотек и записных книжек: ученых, писателей, юристов, маклеров. Современные средства связи позволяют, не выходя из дома, подключить свой компьютер к соответствующим каналам связи и стать абонентом различных информационных систем.

Геоинформационная система (ГИС)

ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА - это информационная система, использующая географически координированные данные.

ГЕОПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ДАННЫЕ означают информацию, которая идентифицирует географическое местоположение и свойства естественных или искусственно созданных объектов, а также их границ на земле. Эта информация может быть получена с помощью (помимо иных путей),дистанционного зондирования, картографирования и различных видов съемок.

Географические  данные содержат четыре интегрированных  компонента:

• местоположение
• свойства и характеристики
• пространственные отношения
• время

А теперь постараемся  дать строгое определение геоинформационной  системы:

ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА  - это система аппаратно-программных средств и алгоритмических процедур, созданная для цифровой поддержки, пополнения, управления, манипулирования, анализа, математико-картографического моделирования и образного отображения географически координированных данных.

Отличие ГИС от иных информационных систем

ГИС:

• Обеспечивает взаимосвязь между любыми количественными и качественными характеристиками географических объектов и явлений, представленных в базе данных в виде точек, линий, площадей и равномерных сеток
• Содержит алгоритмы анализа пространственно координированных данных

и поэтому она: - ПРОСТРАНСТВЕННО ОРГАНИЗОВАННАЯ И  ПРОСТРАНСТВЕННО "МЫСЛЯЩАЯ".

ПОЧЕМУ о ГИС так  много говорят и считают их столь важными

ПОТОМУ, что ГИС:

• интегрирует пространственную и любые иные типы информации;
• предлагает единую концептуальную, методическую и технологическую основу для организации географически координированных данных;
• позволяет рассматривать данные, основанные на признаках географического взаиморасположения объектов (близости/удаленности) в реальном окружающем нас мире;
• предлагает новые, более близкие к аналоговым и потому легко воспринимаемые, способы манипулирования и отображения данных (посредством картографических образов).

Научные дисциплины, благодаря  которым стало возможным появление  и развитие ГИС.

Прежде всего, это  такие науки, как:

• Геодезия
• География
• Дистанционное зондирование Земли
• Информатика
• Картография
• Математика
• Статистика
• Теория управления
• Топография
• Фотограмметрия

Типовые вопросы, на которые  способна ответить ГИС:

• Где находится А?
• Как расположено А по отношению к В?
• Сколько А расположено в пределах расстояния D от В?
• Каково значение функции Z в точке X?
• Как велико по размерам В?
• Каков результат пересечения А и В?
• Каков оптимальный маршрут от Х до Y?
• Что находится в X1, X2,…, Xn?
• Какие объекты следуют за теми, у которых наблюдается определенное сочетание определенных свойств?
• Как изменится пространственное распределение объектов, если изменить существующую классификацию?
• Что может случиться с А, если изменится В и его расположение относительно А?

Основные области  приложения ГИС.

 Экология и природопользование  

• Земельный кадастр и землеустройство  
• Управление городским хозяйством  
• Региональное планирование  
• Демография и исследование трудовых ресурсов  
• Управление дорожным движением  
• Оперативное управление и планирование в чрезвычайных ситуациях  
• Социология и политология

ЧЕМ занимаются специалисты, работающие в области ГИС и  геоинформационных технологий

• Накоплением первичных  данных
• Проектированием баз данных
• Проектированием ГИС
• Планированием, управлением и администрированием геоинформационных проектов
• Разрабрткой и поддержкой ГИС
• Маркетингом и распространением ГИС-продукции и геоданных
• Профессиональным геоинформационным образование и обучением ГИС-технологиям

 

Классификация ГИС

 

Что касается классификации ГИС, то здесь наметилось несколько направлений.

 

Например, классификация  по их проблемной ориентации :

 

1.   Инженерные;

2.   Имущественные (ГИС для учета недвижимости), предназначенные для обработки кадастровых данных;

3.   ГИС для тематического и статистического картографирования, имеющие целью управление природными ресурсами, составление карт переписям и планирование окружающей среды;

4.   Библиографические, содержащие каталогизированную информацию о множестве географических документов;

5.   Географические файлы с данными о функциональных и административных границах;

6.   Системы обработки изображений  и др.

 

Однако быстрая изменчивость и  множественность вариантов решаемых проблем требует введения иных классификаций, учитывающих структуру и архитектуру ГИС.

 

Разработана и представлена 3 - х компонентная классификация ГИС по следующим признакам:

1) характеру проблемно - процессорной  модели;

2)  структуре модели баз данных;

3) особенностям модели интерфейса.

 

На верхнем уровне классификации  все информационные системы подразделены на:

1.     пространственные и

2.     непространственные.

 

ГИС, естественно, относятся к пространственным, делясь на:

1.     тематические ( например социально - экономические)

2.     земельные (кадастровые, лесные, инвентаризационные и др.).

 

Существует разделение по территориальному охвату:

1.     общенациональные ГИС

2.     региональные ГИС)

 

По целям:

1.     многоцелевые

2.     специализированные

3.     информационно - справочные

4.     инвентаризационные, для нужд планирования, управления)

 

По тематической ориентации:

1.     общегеографические

2.     отраслевые, в том числе водных ресурсов

3.     использования земель

4.     лесопользования

5.     туризма

6.     рекреации и др.

 

 

 

Концептуальная  схема организации данных в ГИС

 

 

Пространственная  выборка (уточнение территории)

 

Тематическая  выборка (проблемно-ориентированная)

 

 

История развития геоинформационных  систем

Пионерский период (поздние 1950е - ранние 1970е гг.)

 

Исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоретические  работы

появление электронных вычислительных машин (ЭВМ) в 50-х годах,

появление цифрователей, плоттеров, графических дисплеев и других периферийных устройств в 60-х

создание программных алгоритмов и процедур графического отображения  информации на дисплеях и с помощью  плоттеров