ГИС (DoubleGIS Барнаул)

Трудно е да се даде еднозначно кратко определение на това явление. Географска информационна система (ГИС)Това е възможност за нов поглед към света около нас. Ако не правим обобщения и изображения, тогава ГИС е съвременна компютърна технология за картографиране и анализиране на обекти от реалния свят, както и събития, случващи се на нашата планета. Тази технология съчетава традиционни операции с база данни като заявки и статистически анализ с богатата визуализация и ползи от географски (пространствен) анализ, които предоставя картата. Тези възможности отличават ГИС от другите информационни системи и предоставят уникални възможности за приложението й в широк спектър от задачи, свързани с анализиране и прогнозиране на явления и събития от околния свят, с разбиране и открояване на основните фактори и причини, както и техните възможни последици, с планирането на стратегически решения и текущи последици от предприетите действия. Изработването на карти и географския анализ не са съвсем нови. Въпреки това, ГИС технологията предоставя нов, по-модерен, по-ефективен, удобен и по-бърз подход за анализиране на проблеми и решаване на проблеми, пред които е изправено човечеството като цяло и конкретна организация или група хора в частност. Той автоматизира процедурата за анализ и прогнозиране. Преди използването на ГИС, само малцина притежаваха изкуството да обобщават и напълно анализират географската информация, за да вземат информирани оптимални решения, базирани на съвременни подходи и инструменти. ГИС сега е мултимилионна индустрия, включваща стотици хиляди хора по целия свят. ГИС се преподава в училища, колежи и университети. Тази технология се използва в почти всички сфери на човешката дейност - независимо дали става дума за анализ на такива глобални проблеми като пренаселеност, замърсяване на територията, намаляване на горските земи, природни бедствия и решаване на конкретни проблеми, като намиране на най-доброто маршрут между точките, избор на оптимално местоположение на нов офис, търсене на къщи по негов адрес, полагане на тръбопровод на терена, различни общински задачи. По териториално покритие съществуват глобални ГИС (глобални ГИС), субконтинентални ГИС, национални ГИС, често със статут на държавна, регионална ГИС (регионална ГИС), подрегионална ГИС и местна или локална ГИС (локална ГИС).

ГИС се различават по предметната област на информационното моделиране, например градска ГИС или общинска ГИС, MGIS (градска ГИС), екологична ГИС (ГИС на околната среда) и др.; сред тях специално наименование, като особено разпространено, е дадено на земните информационни системи. Проблемната ориентация на ГИС се определя от задачите, които решава (научни и приложни), сред които инвентаризация на ресурси (включително инвентаризация), анализ, оценка, наблюдение, управление и планиране, подкрепа за вземане на решения. Интегрирана ГИС, IGIS (интегрирана ГИС, IGIS) съчетава функционалността на ГИС и системите за цифрово изображение (данни от дистанционно наблюдение) в единна интегрирана среда.

Многомащабни или независими от мащаба ГИС (многомащабни ГИС) се основават на множество или многомащабни представяния на пространствени обекти (множествено представяне, многомащабно представяне), осигуряващи графично или картографско възпроизвеждане на данни на всяко от избраните нива на мащаб въз основа на един набор от данни с най-висока пространствена разделителна способност. Пространствено-времеви ГИС (пространствено-временни ГИС) работят с пространствено-времеви данни. Изпълнението на геоинформационни проекти (ГИС проект), създаването на ГИС в широкия смисъл на думата, включва следните етапи: предпроектни проучвания (предпроектно проучване), включително проучване на потребителските изисквания (изискванията на потребителя) и функционалността на използвания ГИС софтуер, проучване за осъществимост, оценка на съотношението „разходи/печалби” (разходи/ползи); Проектиране на ГИС система (ГИС проектиране), включително етап на пилотен проект (пилотен проект), разработка на ГИС (разработка на ГИС); тестването му върху малък териториален фрагмент или тестова зона (тестова зона), прототипиране или създаване на прототип, или прототип (прототип); Внедряване на ГИС (Внедряване на ГИС); експлоатация и употреба. От геоинформатиката се изучават научни, технически, технологични и приложни аспекти на проектирането, създаването и използването на ГИС.

История на ГИС

Начален период (края на 50-те - началото на 1970-те)

Изследване на фундаментални възможности, гранични области на знания и технологии, развитие на емпиричен опит, първи големи проекти и теоретични разработки.

• Появата на електронните компютри (компютри) през 50-те години.
• Появата на дигитайзери, плотери, графични дисплеи и други периферни устройства през 60-те години.
• Създаване на софтуерни алгоритми и процедури за графично изобразяване на информация на дисплеи и с помощта на плотери.
• Създаване на формални методи за пространствен анализ.
• Създаване на софтуер за управление на база данни.

Периодът на държавните инициативи (началото на 70-те - началото на 1980-те)

Държавната подкрепа за ГИС стимулира развитието на експериментална работа в областта на ГИС въз основа на използването на бази данни в уличните мрежи:

• Автоматизирани навигационни системи.
• Системи за извозване на градски отпадъци и боклук.
• Движение на МПС при аварийни ситуации и др.

Период на търговско развитие (началото на 1980-те - до момента)

Широк пазар за различни софтуерни инструменти, разработване на настолни ГИС, разширяване на обхвата им чрез интеграция с непространствени бази данни, поява на мрежови приложения, поява на значителен брой непрофесионални потребители, системи, поддържащи индивидуални данни комплекти на отделни компютри, отварят пътя за системи, които поддържат корпоративни и разпределени бази геоданни.

Потребителски период (края на 1980-те - до момента)

Повишената конкуренция между търговските производители на геоинформационни технологични услуги дава предимства на потребителите на ГИС, наличието и „отвореността“ на софтуерните инструменти ви позволява да използвате и дори променяте програми, появата на потребителски „клубове“, телеконференции, географски разпръснати, но свързани с единна тема на потребителски групи, повишена нужда от геоданни, началото на формирането на глобалната геоинформационна инфраструктура.

Как работи ГИС

ГИС съхранява информация за реалния свят като набор от тематични слоеве, които са групирани заедно въз основа на географско местоположение. Този прост, но изключително гъвкав подход доказа своята стойност в различни приложения от реалния свят: проследяване на превозни средства и материали, детайлно картографиране на реални ситуации и планирани събития и моделиране на глобалната атмосферна циркулация. Всяка географска информация съдържа информация за пространствено местоположение, независимо дали е свързана с географски или други координати, или препратки към адрес, пощенски код, избирателен район или район за преброяване, идентификатор на земя или гора, име на път и т.н. Когато такива връзки се използват за автоматично определяне на местоположението или местоположенията на елемента(ите), се използва процедура, наречена геокодиране. С негова помощ можете бързо да определите и видите на картата къде се намира обектът или явлението, което ви интересува, като например къщата, в която живее вашият приятел или се намира организацията, от която се нуждаете, къде се е случило земетресението или наводнението, кой маршрут е по-лесно и по-бързо да стигнете до точката, от която се нуждаете, или у дома.

Векторни и растерни модели

ГИС може да работи с два много различни типа данни - векторни и растерни. Във векторния модел информацията за точки, линии и многоъгълници се кодира и съхранява като набор от координати X,Y. Местоположението на точка (точков обект), като сондаж, се описва с двойка координати (X,Y). Линейни характеристики като пътища, реки или тръбопроводи се съхраняват като X,Y координатни набори. Многоъгълни характеристики, като речни водосбори, парцели или обслужвани зони, се съхраняват като затворен набор от координати. Векторният модел е особено полезен за описване на дискретни обекти и по-малко подходящ за описване на непрекъснато променящи се свойства като типове почва или достъпност на обекти. Растерният модел е оптимален за работа с непрекъснати свойства. Растерното изображение е набор от стойности за отделни елементарни компоненти (клетки), подобно на сканирана карта или картина. И двата модела имат своите предимства и недостатъци. Съвременната ГИС може да работи както с векторни, така и с растерни модели.

ГИС слоеве

Цялата картографска информация в ГИС е организирана на слоеве. Слоевете са първото ниво на абстракция в ГИС. Работейки с ГИС, от нас се изисква да разделим данните, с които разполагаме, на слоеве. Всеки слой съдържа обекти от определен тип, обединени от общи характеристики. Работейки в ГИС, можем да свързваме и изключваме слоеве, които ни интересуват, или да променяме реда, в който се показват. Слоевете са от следните видове:

Точка

Точковите слоеве съдържат обекти, които могат да се абстрахират до точка, като кладенец или град. За по-голяма яснота на разбирането дори един град може да бъде представен с точка.

Линеен

Тези обекти могат да се абстрахират в начупени или гладки линии, като реки, пътища или тръбопроводи.

Многоъгълна или площ

Обектите от този тип са представени като намиращи се в рамките на определен полигон, като лицензионни зони.

Площните обекти могат да се състоят от няколко контура. Това е необходимо, ако искате да представите многоъгълник с дупка вътре. Фигурата показва пример за правилен многоъгълник и многоъгълник, състоящ се от два контура.

Последната точка на многоъгълника винаги трябва да съвпада с първата точка. Независимо дали е правилно или не, просто така е в геоинформационните системи. По този начин един многоъгълник не може да има по-малко от четири точки. Ако многоъгълникът има нулева площ, тоест той се изражда, тогава трябва да бъде изтрит. Многоъгълникът също не трябва да има пресечни точки. Такива недостатъци по-късно могат да доведат до сериозни грешки в изчисленията и затова трябва да се избягват.

Изображения

Растерни графики, които са географски реферирани, като сателитни изображения или сканирани карти.

Решетни модели

Това са структурни карти и карти на параметри. Първоначално такива модели се основават на правоъгълна мрежа, където стойността на Z (параметър) е посочена в възлите на мрежата.

Сега структурата на такива модели често е по-сложна, но по традиция те продължават да се наричат ​​решетки или решетки. Съвременните решетки могат да съдържат прекъсвания, области за прецизиране или да бъдат базирани на сплайнове. Значението на мрежовите модели остава същото: непрекъснато представяне на параметър върху определена област.

Шпоновата мрежа се различава от обикновената мрежа по това, че повърхността й е идеално гладка, което е по-естествено за повечето модели. Дефектните мрежи съдържат допълнителни сегменти за моделиране на гладък прекъсване. При конвенционален модел на мрежата прекъсването е стъпаловидно. Моделите на мрежата се наричат ​​още контурни карти.

Специални видове слоеве

Тези пет типа слоеве са стандартни за всяка професионална ГИС, но в допълнение към тях може да има и други, специални типове данни, поради обхвата на тази система. Например, това могат да бъдат неизправности (за моделиране на мрежи с разломи), растерни карти (за представяне на много големи растерни изображения), 3D модели (за 3D модели на резервоари).

Таблици с ГИС данни

Линейните точки и многоъгълниците имат таблици с данни за атрибути за техните характеристики.

Всеки обект на картата съответства на ред в таблицата с данни. С помощта на таблицата с данни можете да намирате и сортирате обекти, да ги избирате на картата по атрибути или да преглеждате атрибутите на избраните обекти. Таблицата с атрибути ви позволява да търсите обекти, да ги сортирате, да ги избирате по условия, да ги групирате, да създавате филтри и да извършвате изчисления. Таблица с атрибути превръща ГИС в база данни, където можете да анализирате данни или да управлявате данни с помощта на усъвършенствани ГИС инструменти. Без таблици с атрибути географските информационни системи не биха имали значение и картите в тях не биха били карти, а просто чертежи, като чертежи в CorelDraw или Paint.

Точките в линиите и многоъгълниците също имат свои собствени таблици с атрибути. Така например сеизмичните профили могат да се зареждат заедно с данни за избрани хоризонти и да се използват за изграждане на карти в изолинии. Таблицата с данни поддържа концепцията за избрани обекти, като такива редове в таблицата са маркирани с различен цвят. Избраните обекти също се показват малко по-различно на картата. Изборът на обект се използва много често при анализа на данни. Можете да избирате обекти както в таблицата, така и на картата, както и по определени условия.

Образуване на слоя

Много важна тема е правилното формиране на структурата на слоя. Полезността на всяка база данни, включително ГИС, е силно зависима от правилната структура на данните. Можете дори да формулирате следното: полезността на базата данни е право пропорционална на нейната правилна организация и ред в данните. Ако данните в базата данни съдържат голям брой грешки или не са правилно организирани, това може да отмени всички предимства на базата данни като такава. Поради тази причина способността за правилно структуриране на информацията е важна. Например, ако зареждате сеизмични данни, тогава би било правилно да комбинирате всички сеизмични екипи в един слой, а не да създавате няколко слоя, групиращи ги по региони или области. По-добре е да се придържате към това правило: един тип данни - една таблица (или един слой). От друга страна, разнородните обекти са по-добре поставени в различни слоеве, дори ако са обединени от обща тема. Така че пътищата и железопътните линии са по-добре разделени на два слоя и след това поставени в групата "Транспортни маршрути".

Координати

Всеки знае, че земята е кръгла, но картата е плоска и повърхността на топката не може да се превърне в равнина без деформация. Поради тази причина в картографията се използват проекции. Проекциите са правила и формули за трансформиране на една координата в друга. Обикновено се използва трансформация от сферични (географски) координати към правоъгълни координати (координати на картата). Проекциите могат да бъдат с еднаква площ или конформни, тоест запазват площта на обектите или ъглите. Понякога една проекция може да изкриви и двете, свеждайки до минимум изкривяването като цяло. За нашата страна стандартната система за трансформация е координатната система "42-ра година". Системата "42-ра година" разделя територията на земното кълбо на 60 зони, всяка по 6 градуса. Тюменската област например е в 12-та, 13-та и 14-та зона. „Година 42“ е проекция с равна площ. ГИС са предназначени да съхраняват данни в една координатна система и да ги показват в друга. Ето защо е необходимо да не се бъркате с координатната система, в която се съхраняват данните и в която се показват на картата. За да намали объркването с прогнозите, Isoline поддържа само две опции за въвеждане:

• Правоъгълни координати (всеки произволни координати, към които не се прилагат трансформации).
• Географски координати (градуси, минути, секунди, които при показване на картата се преобразуват в някакъв вид проекция).

Ето опции за показване на една и съща област в различни координатни системи и проекции.

Проекция "поликонична". Реалните координати са градуси, показаните координати са градуси.

Проекцията не е инсталирана. Реалните координати са "поликонични", показваните координати са правоъгълни.

Проекцията не е инсталирана. Реалните координати са градуси, показваните координати са правоъгълни.

Проекция "поликонична". Реалните координати са "поликонични", показваните координати са правоъгълни.

Както се вижда от фигурите, първите две ни отиват доста добре, но третият и четвъртият не. Третата картина всъщност е доста правилна, но проекцията не е посочена и затова виждаме изображението "както е", в градуси. На четвъртата фигура се опитахме да покажем многоъгълник, чиито данни не са градуси в "поликоничната" проекция и системата не ни разбра. От това можем да направим следния извод: не е възможно да се зададе проекцията за правоъгълни координати, тъй като в този случай формулите за трансформация се прилагат към тях втори път и изображението се получава неправилно.

Необходимо е също така да се вземе предвид фактът, че права линия, начертана в една координатна система, не е права линия в друга система и площите на обектите могат да се различават, дори ако проекциите са с еднаква площ.

Правоъгълни координати

"поликоничен", без корекция на дисплея.

Координатна система на Молвайде.

поликоничен", с настройка на дисплея.

Ето защо, ако имате нужда от точни дължини на линиите, точни зони и точен дисплей, тогава трябва да използвате специални системни инструменти.

Задачи, които ГИС решава

ГИС с общо предназначение, наред с други неща, обикновено изпълнява пет процедури (задачи) с данни: въвеждане, манипулация, контрол, запитване и анализ и визуализация.

Вход

За да бъдат използвани в ГИС, данните трябва да бъдат преобразувани в подходящ цифров формат. Процесът на преобразуване на данни от хартиени карти в компютърни файлове се нарича цифровизация. В съвременната ГИС този процес може да бъде автоматизиран с помощта на скенерна технология, което е особено важно при изпълнение на големи проекти, или, с малко количество работа, данните могат да бъдат въведени с помощта на дигитайзер. Много данни вече са преведени във формати, които се възприемат директно от ГИС пакетите.

Манипулация

Често за конкретен проект съществуващите данни трябва да бъдат допълнително модифицирани, за да отговорят на изискванията на вашата система. Например, географската информация може да бъде в различен мащаб (осовите линии на улиците са достъпни в мащаб 1:100 000, границите на окръга от преброяването са в мащаб 1:50 000, а жилищните застройки са в мащаб 1:10 000). За съвместна обработка и визуализация е по-удобно всички данни да се представят в един мащаб. ГИС технологията предоставя различни начини за манипулиране на пространствени данни и извличане на данните, необходими за конкретна задача.

Контрол

В по-малки проекти географската информация може да се съхранява като обикновени файлове. Но с увеличаване на количеството информация и увеличаване на броя на потребителите за съхранение, структуриране и управление на данни е по-ефективно да се използват системи за управление на бази данни (СУБД), а след това специални компютърни инструменти за работа с интегрирани набори от данни (бази данни ). В ГИС е най-удобно да се използва релационна структура, в която данните се съхраняват в табличен вид. В този случай за свързване на таблици се използват общи полета. Този прост подход е доста гъвкав и се използва широко в много ГИС и не-ГИС приложения.

Заявка и анализ

С наличието на ГИС и географска информация ще можете да получите отговори на прости въпроси (Кой е собственикът на този парцел? На колко разстояние са разположени тези обекти? Къде се намира тази индустриална зона?) И по-сложни запитвания, изискващи допълнителен анализ (Къде са местата за строеж? нова къща? Какъв е основният тип почва под смърчовите гори? Как ще се отрази изграждането на нов път на движението?). Заявките могат да се задават както с просто щракване с мишката върху конкретен обект, така и с помощта на усъвършенствани аналитични инструменти. С помощта на ГИС можете да идентифицирате и задавате модели за търсене, да играете сценарии като „какво ще се случи, ако…“. Съвременната ГИС разполага с много мощни инструменти за анализ, два от най-значимите са анализ на близостта и анализ на наслагване. За да анализира близостта на характеристиките една спрямо друга, ГИС използва процес, наречен буфериране. Помага да се отговори на въпроси като: Колко къщи има в рамките на 100 m от това водно тяло? Колко купувачи живеят в рамките на 1 км от този магазин? Какъв е делът на петрола, произведен от кладенци, разположени в рамките на 10 km от сградата за управление на това OGPD? Процесът на наслагване включва интегриране на данни, разположени в различни тематични слоеве. В най-простия случай това е операция за картографиране, но при редица аналитични операции данните от различни слоеве се комбинират физически. Наслояването или пространственото агрегиране позволява например интегрирането на данни за почвата, наклона, растителността и собствеността върху земята със ставките на данъка върху земята.

Визуализация

За много видове пространствени операции крайният резултат е представяне на данните под формата на карта или графика. Картата е много ефективен и информативен начин за съхранение, представяне и предаване на географска (пространствено реферирана) информация. Преди това картите са създавани от векове. ГИС предоставя невероятни нови инструменти, които разширяват и развиват изкуството и науката на картографията. С негова помощ визуализацията на самите карти може лесно да бъде допълнена с отчетни документи, триизмерни изображения, графики и таблици, снимки и други средства, като мултимедия.

Технологии, свързани с ГИС

ГИС е тясно свързана с редица други видове информационни системи. Основната му разлика се крие в способността за манипулиране и анализиране на пространствени данни. Въпреки че няма единна общоприета класификация на информационните системи, описанието по-долу трябва да помогне за отдалечаването на ГИС от настолни картографски системи (картографиране на работния плот), CAD системи (CAD), дистанционно наблюдение (отдалечено наблюдение), системи за управление на бази данни (СУБД или СУБД) и технология за глобално позициониране (GPS).

Системи за картографиране на работния плотизползвайте картографско представяне, за да организирате взаимодействието на потребителя с данните. В такива системи всичко е базирано на карти, картата е базата данни. Повечето системи за настолно картографиране имат ограничени възможности за управление на данни, пространствен анализ и персонализиране. Съответните пакети работят на настолни компютри - PC, Macintosh и по-ниски модели UNIX работни станции.

CAD системи

CAD системиспособен да чертае проекти и планове за сгради и инфраструктура. За да се комбинират в една структура, те използват набор от компоненти с фиксирани параметри. Те се основават на малък брой правила за комбиниране на компоненти и имат много ограничени аналитични функции. Някои CAD системи са разширени, за да поддържат картографско представяне на данни, но като правило наличните в тях помощни програми не позволяват ефективно управление и анализ на големи пространствени бази данни.

Дистанционно наблюдение и GPS

Техниките за дистанционно наблюдение са изкуството и науката за измерване на земната повърхност с помощта на сензори като различни камери на борда на самолета, приемници на глобална система за позициониране или други устройства. Тези сензори събират данни под формата на изображения и предоставят специализирани възможности за обработка, анализ и визуализиране на получените изображения. Поради липсата на достатъчно мощни инструменти за управление и анализ на данни, съответните системи трудно могат да бъдат отнесени към реалните ГИС.

Системи за управление на бази даннипредназначени да съхраняват и управляват всички видове данни, включително географски (пространствени) данни. СУБД са оптимизирани за тези видове задачи, така че много ГИС имат вградена поддръжка на СУБД. Тези системи нямат подобни на ГИС инструменти за анализ и визуализация.

Какво може да направи GIS за вас

Правете пространствени запитвания и анализирайте

Способността на ГИС да търси в бази данни и да извършва пространствени заявки е спестила на много компании милиони долари. ГИС помага за намаляване на времето за получаване на отговори на заявки на клиенти; идентифициране на зони, подходящи за необходимите дейности; идентифицират връзките между различните параметри (напр. почви, климат и добив на култури); локализирайте прекъсвания на захранването. Брокерите използват ГИС, за да намерят например всички къщи в даден район, които имат покриви от шисти, три стаи и 10-метрови кухни, и след това дават по-подробно описание на тези сгради. Заявката може да бъде прецизирана чрез въвеждане на допълнителни параметри, като параметри на разходите. Можете да получите списък на всички къщи, разположени на определено разстояние от определена магистрала, горски парк или място на работа.

Подобрете интеграцията в рамките на организацията

Много организации, използващи ГИС, са открили, че едно от основните му предимства се крие в новите възможности за подобряване на управлението на собствената си организация и нейните ресурси въз основа на географската консолидация на съществуващите данни и възможността за споделяне и последователна модификация от различни отдели. Възможността за споделяне и постоянно разширяване и коригиране на базата данни от различни структурни подразделения дава възможност да се повиши ефективността както на всеки отдел, така и на организацията като цяло. Например една компания за комунални услуги може ясно да планира ремонт или поддръжка, като се започне от получаване на пълна информация и показване на компютърен екран (или на хартиени копия) съответните зони, като водопровод, и завършване с автоматично идентифициране на жителите, които ще да бъдат засегнати от тези работи и да ги уведоми за времето на предложеното спиране или прекъсване на водоснабдяването.

Вземане на по-добри решения

ГИС, подобно на други информационни технологии, потвърждава добре познатата поговорка, че по-добрата информация води до по-добри решения. ГИС обаче не е инструмент за вземане на решения, а инструмент, който помага за ускоряване и повишаване на ефективността на вземането на решения, предоставяйки отговори на запитвания и функции за анализ на пространствени данни, представяйки резултатите от анализа във визуална и лесна за разбиране форма. ГИС помага например при решаване на проблеми като предоставяне на разнообразна информация по искане на органите за планиране, разрешаване на териториални конфликти, избор на оптимални (от различни гледни точки и според различни критерии) места за локализиране на обекти и др. Информацията необходими за вземане на решения могат да бъдат представени в кратка картографска форма с допълнителни текстови обяснения, графики и диаграми. Наличието на информация, която е достъпна за възприемане и обобщаване, позволява на отговорните служители да насочат усилията си към намиране на решение, без да отделят значително време за събиране и мислене за наличните разнородни данни. Можете бързо да обмислите няколко решения и да изберете най-ефективното и ефикасно.

Създаване на карти

Картите в ГИС имат специално място. Процесът на създаване на карти в ГИС е много по-прост и по-гъвкав от традиционните ръчни или автоматични методи за картографиране. Започва със създаване на база данни. Като източник за получаване на изходни данни може да се използва и дигитализирането на обикновени хартиени карти. Базираните на ГИС картографски бази данни могат да бъдат непрекъснати (без разделяне на отделни листове и региони) и да не са свързани с определен мащаб. На базата на такива бази данни е възможно да се създават карти (в електронен вид или на хартиен носител) за всяка територия, всякакъв мащаб, с необходимото натоварване, с нейния избор и показване с необходимите символи. По всяко време базата данни може да бъде актуализирана с нови данни (например от други бази данни), а данните, които съдържа, могат да бъдат коригирани при необходимост. В големите организации създадената топографска база данни може да се използва като основа от други отдели и отдели, като е възможно бързо да се копират данни и да се изпращат по локални и глобални мрежи.

ГИС в Русия

Най-разпространените в Русия от чужди системи са: софтуерен продукт ArcGISфирми ESRI, продуктово семейство GeoMediaкорпорации ИнтерграфИ MapInfo Professionalфирми Питни Боус MapInfo.

От вътрешни разработки, програмата GIS Map 2008 на компанията ЗАО КБ "Панорама".

Използват се и други софтуерни продукти от местна и чуждестранна разработка: ГИС ИНТЕГРО, MGEкорпорации Интерграф(използва MicroStation като графично ядро), IndorGIS, STAR-APIC, DoubleGIS , Mappl, Географ ГИС, 4geoи т.н.

Използването на ГИС за решаване на различни проблеми, в различни организационни схеми и с различни изисквания, води до различни подходи към процеса на проектиране на ГИС.

Има пет основни етапа в процеса на проектиране на ГИС.

1. Анализ на системата за вземане на решения. Процесът започва с идентифициране на всички видове решения, които изискват информация за вземане. Трябва да се вземат предвид нуждите на всяко ниво и функционална област.

2. Анализ на информационните изисквания. Той определя какъв тип информация е необходима за вземане на всяко решение.

3. Агрегация на решенията, т.е. групиране от задачи, които изискват една и съща или значително припокриваща се информация за вземане на решения.

4. Проектиране на процеса на обработка на информацията. На този етап се разработва реална система за събиране, съхраняване, предаване и модифициране на информация. Трябва да се вземе предвид способността на персонала да използва компютърни технологии.

5. Проектиране и управление на системата. Най-важният етап е създаването и внедряването на системата. Работата на системата се оценява от различни позиции, при необходимост се правят корекции. Всяка система ще има недостатъци и следователно трябва да бъде направена гъвкава и адаптивна.

Геоинформационните технологии са предназначени да автоматизират много трудоемки операции, които преди са изисквали големи времеви, енергийни, психологически и други разходи от човек. Различните етапи от технологичната верига обаче се поддават на по-голяма или по-малка автоматизация, която до голяма степен може да зависи от правилното формулиране на първоначалните задачи.

На първо място, това е формулирането на изискванията към използваните информационни продукти и изходните материали, получени в резултат на обработка. Те включват изисквания за отпечатване на карти, таблици, списъци, документи; за търсене на документи и др. В резултат на това трябва да се създаде документ с условно име "Общ списък с входни данни".

Следващата стъпка е да се определят приоритетите, реда на създаване и основните параметри (териториално покритие, функционално покритие и обем на данните) на създаваната система. Освен това се задават изисквания към използваните данни, като се вземат предвид максималните възможности за тяхното приложение.

ЛЕКЦИЯ 10. ГИС КОНЦЕПЦИЯ И ИЗИСКВАНИЯ

Видове ГИС

Географската информационна система (ГИС) е система за управление, анализ и показване на географска информация. Географската информация е представена като серия от географски набори от данни, които моделират географската среда чрез прости обобщени структури от данни. ГИС включва набори от инструменти за работа с географски данни.

Географската информационна система поддържа няколко изгледа за работа с географска информация:

1. Изглед на база геоданни: ГИС е пространствена база данни, съдържаща набори от данни, които представляват географска информация в контекста на общ модел на ГИС данни (характеристики, растери, топология, мрежи и т.н.)

2. Изглед за геовизуализация: ГИС е колекция от интелигентни карти и други изгледи, които показват характеристики и връзки между характеристиките на земната повърхност. Могат да бъдат изградени различни типове карти и те могат да се използват като "прозорци към базата данни", за да поддържат заявки, анализиране и редактиране на информация.

3. Вид геообработка: ГИС е набор от инструменти за извличане на нови географски набори от данни от съществуващи набори от данни. Функциите за обработка на пространствени данни (геообработка) извличат информация от съществуващи набори от данни, прилагат аналитични функции към тях и записват резултатите в нови извлечени набори от данни.

В софтуера ESRI® ArcGIS® тези три типа ГИС са каталог (ГИС като колекция от набори от геоданни), карта (ГИС като интелигентен изглед на карта) и кутия с инструменти (ГИС като кутия с инструменти за обработка на пространствени данни). Всички те са неразделна част от цялостната ГИС и се използват в по-голяма или по-малка степен във всички ГИС приложения.

Ориз. един.

Изглед на база геоданни

ГИС е специален тип база данни за света около нас – географска база данни (geodatabase). В основата на ГИС е структурирана база данни, която описва света географски.

Нека разгледаме накратко някои от ключовите принципи, които са важни за разбирането на базите геоданни.

Географско представяне

Когато проектират ГИС база геоданни, потребителите определят как ще бъдат представени различните характеристики. Например парцелите обикновено се представят като многоъгълници, улиците като централни линии, кладенците като точки и т.н. Тези характеристики са групирани в класове на характеристики, където всеки набор има едно географско представяне.

Всеки набор от ГИС данни осигурява пространствено представяне на някои аспекти на света, включително:

· Подредени набори от векторни обекти (набори от точки, линии и многоъгълници)

· Растерни набори от данни като цифрови релефни модели или изображения

Пространствени мрежи

Топография на района и други повърхности

Набори от данни за проучване

Други видове данни като адреси, имена на места, информация за картата

Информатизацията докосна днес всички аспекти на обществото и може би е трудно да се назове някоя сфера на човешката дейност - от училищното образование до висшата държавна политика, където не би се усетило мощното й въздействие.

Информатиката „диша в тила“ на всички науки за Земята, настига ги и ги влачи, трансформира, а понякога и напълно поробва в преследването на безкрайно компютърно съвършенство. Учените вече не могат да си представят работата си без компютри и цифрови информационни бази. В геонауките информационните технологии доведоха до геоинформатиката и географски информационни системи (ГИС), а думата „географски“ в този случай означава „пространственост“ и „териториалност“, а също и сложността на географските подходи.

ГИС е хардуерно-софтуерен и в същото време човеко-машинен комплекс, който осигурява събирането, обработката, показването и разпространението на данни. Географските информационни системи се различават от другите информационни системи по това, че всичките им данни са задължително пространствено координирани, тоест те са обвързани с територия, с географско пространство. ГИС се използва при решаване на различни научни и практически проблеми. ГИС помага да се анализират и моделират всякакви географски ситуации, да се правят прогнози и да се управляват процесите, протичащи в околната среда. ГИС се използват за изследване на всички онези природни, обществени и природно-обществени обекти и явления, които изучават науките за Земята и свързаните с тях социално-икономически науки, както и картографията, дистанционното наблюдение. В същото време ГИС е комплекс от хардуерни устройства и софтуерни продукти (ГИС обвивки), като най-важният елемент от този комплекс са автоматичните картографски системи.

ГИС структурата обикновено се представя като система от информационни слоеве. Обикновено тези слоеве могат да се разглеждат под формата на „торта със слоеве“ или каквото и да било, на всеки рафт, на който се съхранява карта или цифрова информация по конкретна тема.

В процеса на анализ тези слоеве се „свалят от рафтовете“, разглеждат се отделно или се комбинират в различни комбинации, анализират се и се сравняват един с друг. За една дадена точка или област е възможно да се получат данни за всички слоеве наведнъж, но основното е, че става възможно да се получат производни слоеве. Едно от най-важните свойства на ГИС се крие именно във факта, че въз основа на наличната информация те могат да генерират нова извлечена информация.

Ресурсна ГИС- един от най-разпространените видове ГИС в геонауките. Предназначени са за инвентаризация, оценка, защита и рационално използване на ресурсите, за прогнозиране на резултатите от тяхното функциониране. Най-често за формирането им се използват съществуващи тематични карти, които се дигитализират и се въвеждат в бази данни под формата на отделни информационни слоеве. В допълнение към картографските материали, ГИС включва данни от дългосрочни наблюдения, статистическа информация и др. Пример за това е „ГИС –”, създадена от страните от Черноморския басейн. Този басейн, със своя разнообразен морски живот, изобилие от рибни ресурси, топли пясъчни плажове и уникално красиви крайбрежни пейзажи, които привличат туристи, претърпя катастрофална деградация на околната среда през последните десетилетия. Това драстично намалява рибните ресурси, намалява рекреационния потенциал и води до деградация на най-ценните крайбрежни влажни зони. За централизирано приемане на спешни мерки за спасяване на Черно море, страните от региона разработиха „Програма за спасяване на Черно море“. Важна част от тази програма беше създаването на ресурсно-екологична „ГИС – Черно море”. Тази ГИС изпълнява две функции - моделиране и информиране за цялата и отделни компоненти на нейната среда. Информацията е необходима за провеждане на научни изследвания в акваторията и прилежащата част на Черноморския басейн и за вземане на решения за опазване и опазване на тази уникална акватория. „ГИС – Черно море” съдържа около 2000 карти. Те са затворени в седем тематични блока: география, биология, метеорология, физическа океанография, химическа океанография, биология, рибни ресурси.

Геоинформационно картографиране

Взаимодействието на геоинформатиката и картографията стана основа за формирането на ново направление - геоинформация, тоест автоматизирано моделиране и картографиране на обекти и явления на базата на ГИС.

С въвеждането на ГИС традиционната картография претърпя сериозно преструктуриране. Може да се сравни само с промените, съпътстващи прехода от ръкописни карти към печатни полиграфски отпечатъци. Картографите от минали епохи в най-смелите си фантазии не можеха да предвидят, че вместо гравиране върху литографски камък, ще бъде възможно да се начертае карта чрез преместване на курсора върху екрана на компютъра. И днес геоинформационното картографиране почти напълно замени традиционните методи за съставяне и публикуване на карти.

Софтуерно управляваното картографиране носи нови гледни точки към много традиционни проблеми. Изборът на математическата основа и оформлението на картите се промени фундаментално, компютърните карти могат бързо да се прехвърлят от една проекция в друга, да се мащабират свободно, да се променя „нарязването“ на листове, да се въвеждат нови визуални средства (например, мигащи или движещи се знаци картата), а математическите филтри могат да се използват за обобщаващи и изглаждащи функции и т.н. Дотогава трудоемките операции за изчисляване на дължини и площи, преобразуване на карти или комбинирането им са се превърнали в рутинни процедури. Имаше електронна картометрия. Създаването и използването на карти се превърна в единен процес; в хода на компютърната обработка изображенията непрекъснато се трансформират, преминавайки от една форма в друга.

ГИС технологиите дадоха началото на още едно ново направление - оперативното картографиране, т.е. създаването и използването на карти в реално или близко до реално време. Стана възможно бързо, или по-скоро, своевременно информиране на потребителите и влияние върху хода на процеса. С други думи, при картографиране в реално време, входящата информация се обработва незабавно и се съставят карти за оценка, наблюдение, управление, контрол върху процеси и явления, които се променят със същия темп.

Оперативните компютърни карти предупреждават (сигнализират) за неблагоприятни или опасни процеси, ви позволяват да наблюдавате тяхното развитие, да правите препоръки и да прогнозирате развитието на ситуациите, да избирате опции за стабилизиране или промяна на хода на процеса. Такива ситуации се създават, например, когато се появят в тайгата, когато трябва бързо да наблюдавате разпространението им и бързо да вземете мерки за отстраняване на пожара. По време на снеготопенето и по време на катастрофални валежи е необходимо да се следи речните наводнения и наводнения, а при извънредни ситуации и промените в екологичното състояние на територията. По време на ликвидацията на аварията в Чернобил картографите не напускаха компютрите си ден и нощ, съставяйки оперативни карти на движението на облаци от радиоактивно замърсяване над териториите, съседни на източника на бедствието. Те също така следят развитието на политическите събития и военните операции в горещите точки на планетата. Изходните данни за оперативно картографиране са въздушни и космически изображения, директни наблюдения и измервания, статистически материали, резултати от анкети, преброявания, референдуми и др. Картографските анимации предоставят огромни възможности, а понякога и неочаквани ефекти. Софтуерните модули за анимация могат да преместват карти или триизмерни диаграми по екрана, да променят скоростта на дисплея, да преместват отделни знаци, да ги карат да мигат и вибрират, да променят цвета и осветеността на картата, да „маркират“ или „засенчват“ определени участъци на изображението и т.н. Например, на картата се променя цвета на застрашените зони: „безопасният“ синкав цвят на ледниците постепенно се превръща в розов, а след това в яркочервен, пурпурен, което означава: опасни, възможни са лавини ! Ефекти, които са напълно необичайни за картографията, създават панорами, промени в перспективата, мащаби на части от изображението (можете да разделяте „притоци“ и да премахвате обекти), илюзии за движение по картата (извършване на „обикаляне“ на територията), включително при различни скорости. В обозримо бъдеще перспективите за развитие на картографията в геонауките са свързани преди всичко и почти изцяло с геоинформационно картографиране, когато няма нужда да се изготвят печатни издания на карти: при поискване винаги ще може да се получи изображение на изучавания обект или явление на екрана на компютъра в реално време. Някои картографи смятат, че въвеждането на електронна технология „означава края на тристагодишен период на картографско рисуване и публикуване на печатни картографски продукти“. Вместо карти и атласи, потребителят ще може да поиска и незабавно да получи всички необходими данни в машинно четим или визуализиран вид. И дори самата концепция за "атлас" се предлага да бъде преразгледана.

Използване на ГИС в управлението на територията и икономиката

„Обхватът на ГИС е ограничен само от вашето въображение“

1. Въведение

Понастоящем е трудно да си представим сфера на човешката дейност, в която компютърът да не се използва. Компютрите се използват почти навсякъде: в изкуството, науката, образованието, медицината, индустрията, търговията и много други области. Някои области са засегнати от почти пълна автоматизация, в други този процес тепърва започва.
Една от областите на дейност, където процесът на автоматизация тепърва започва да набира скорост, е управлението на територии и икономика. За управлението на територията по правило се използват ГИС - географски информационни системи или географски информационни системи.
В индустриализираните страни, където дълго време се обръща внимание на автоматизацията, автоматизацията на териториалната администрация е повече или по-малко утвърдена. Що се отнася до Русия, тогава този процес започна само в определени региони на страната. И тогава всички възможности на ГИС, като правило, се свеждат до показване на карта или план на определена територия.

2. Географска информационна система, концепция и софтуер

2.1 Разбиране на ГИС

Географската информационна система (ГИС) е софтуерен и хардуерен комплекс, който решава проблемите на съхраняване, показване, актуализиране и анализиране на пространствена и атрибутивна информация за териториални обекти. Една от основните функции на ГИС е създаването и използването на цифрови (електронни) карти, атласи и други картографски продукти. Данните са гръбнакът на всяка информационна система. Данните в ГИС са разделени на пространствени, семантични и метаданни.
Пространствените данни са данни, които описват местоположението на обект в пространството. Например координатите на ъгловите точки на сграда, представени в локална или друга координатна система. Семантични (атрибутни) данни – данни за свойствата на обект. Например адрес, кадастрален номер, брой етажи и други характеристики на сградата.
Метаданните са данни за данни. Например информация за това кой, кога и използвайки какъв изходен материал е въвел информация за обекта в системата.

Първоначално ГИС са създадени за изследване на природните ресурси в средата на 60-те години, а сега в индустриализираните страни има хиляди ГИС, използвани в икономиката, политиката, екологията, управлението и опазването на природните ресурси, кадастъра, науката, образованието и т.н. Те интегрират картографска информация, данни от дистанционно наблюдение и мониторинг на околната среда, статистика и преброявания, хидрометеорологични наблюдения, експедиционни материали, резултати от сондажи и др.
Структурно ГИС за управление на територия е централизирана база данни от пространствени обекти и инструмент, който предоставя възможност за съхраняване, анализиране и обработка на всяка информация, свързана с конкретен ГИС обект, което значително опростява процеса на използване на информация за териториални обекти от заинтересовани услуги и лица.
Също така си струва да се отбележи, че ГИС може да бъде (и трябва) да бъде интегрирана с всяка друга информационна система, която използва данни за териториални обекти. Например, система за автоматизиране на дейността на комитет за управление на собствеността трябва да използва в своята работа адресен план и карта на ГИС парцели. ГИС може също да съхранява зони, съдържащи наемни ставки, които могат да се използват при изчисления на наемите.
В случай, че се използва централизирана ГИС, всички служители на местната власт имат възможност да получат регламентиран достъп до актуални ГИС данни, като отделят много по-малко време за тяхното търсене, анализ и обобщаване.
ГИС са предназначени за решаване на научни и приложни проблеми на инвентаризация, анализ, оценка, прогнозиране и управление на околната среда и териториалната организация на обществото.
Основата на ГИС са автоматизирани картографски системи, а различни геоизображения служат като основни източници на информация.

2.2 ГИС софтуер

Софтуерът може да бъде основен и приложен. Основният софтуер е основата за всяка специфична за домейн ГИС. Базовият софтуер предоставя цялата основна функционалност, изисквана от специфичен за домейн разработчик на ГИС. Този софтуер е разработен от доста голям брой търговски и нетърговски организации. Приложният софтуер е разработен за конкретна област на приложение и предоставя решения на определени тесни задачи.
Основният софтуер за ГИС в момента е представен доста широко на пазара. Има чуждестранни и вътрешни разработки. Всички софтуери на пазара се различават по функционалност и цена. Освен това функционалността и цената са право пропорционални. Въпреки че относително прости задачи могат да бъдат решени с помощта на безплатни ГИС технологии с отворен код.
Най-функционалните и следователно най-широко използвани продукти са тези на ESRI. ESRI разработи ГИС софтуер за широк спектър от приложения. Продуктовата линия включва сървърни и настолни приложения с различни нива на функционалност. MapInfo и Itergraph също са широко известни.

3. Използване на ГИС при управлението на територията и икономиката

Интересът към прилагането на ГИС в практиката на държавното и общинско управление в целия свят остава висок от много години. В Русия и страните от ОНД на проекти, използващи ГИС, също се отделя доста голямо внимание. И ако по-рано държавните органи (министерства, агенции и др.) проявяваха голяма активност при реализирането на подобни проекти, то напоследък сериозен интерес проявяват и местните власти: регионалните и общинските власти. Това се дължи на значителни промени в законодателството, които значително променят икономическата основа на регионалното управление. На общините се предоставят големи възможности и в същото време им се дава отговорността да стопанисват земя и недвижими имоти, да поддържат инфраструктура, да опазват екологичната среда и да гарантират безопасността на населението.
Географските информационни системи отдавна се използват широко за решаване на проблемите на държавното и общинското управление. Има много примери за успешно и не особено успешно въвеждане на ГИС в практиката на съответните органи. Разбира се, ефективността на използването на ГИС се определя от много фактори и вероятно не само от избора на софтуер от един или друг доставчик. Въпреки това, самата способност за изпълнение на необходимите функции, изграждане на пълноценна информационна система, интегриране в съществуващата информационна инфраструктура, внедряване и предоставяне на техническа поддръжка на решения, по същество зависи от свойствата и качеството на ГИС софтуера.
ГИС технологията предоставя средства за показване и разбиране на това, което има в едно конкретно или много места, предоставя инструменти за моделиране на ресурси, идентифициране на връзки, процеси, зависимости, примери, заплахи и рискове. Тези възможности ви позволяват да видите какво наистина се случва къде, да измерите размера и обхвата на събитие или въздействие, да анализирате съвместно различни данни, да разработите планове и в крайна сметка да помогнете да решите какви стъпки и действия да предприемете. Способността на ГИС да интегрира пространствени и непространствени данни, заедно с нейните възможности за анализ и моделиране на процеси, прави възможно използването на тази технология като обща платформа за интегриране на бизнес процеси в отдели, дейности и дисциплини в градско или щатско управление .
Ефективното управление на общините и динамично развиващите се региони изисква надеждни и актуални данни за обекти и процеси на тяхна територия, както и съвременни технологии за натрупване, обработка и представяне на информация. Съвременните географски информационни системи с техните усъвършенствани аналитични възможности дават възможност за визуално изобразяване и разбиране на информация за конкретни обекти, процеси и явления в тяхната съвкупност. ГИС ви позволява да идентифицирате връзки и пространствени връзки, да поддържате колективното използване на данни и тяхното интегриране в единен информационен масив.
Бази данни за недвижими имоти, парцели на организации, парична оценка на земята, инженерни конструкции, паметници на градоустройството и архитектурата, информация за геология, история на развитие и др. могат да бъдат свързани към цифрови карти или цифрова картографска база с тематични слоеве , които са геопространствената основа на ГИС. Базата данни може също да съхранява както графична, така и цялата техническа, справочна и друга документация.
В съвременната ГИС се появи възможността за триизмерно представяне на територията. 3D моделите на обекти, вградени в 3D пейзаж, проектиран на базата на цифрови картографски данни и материали от дистанционно наблюдение, подобряват качеството на визуалния анализ на територията и осигуряват информирано вземане на решения с по-голяма ефективност.

4 Примери за използване на ГИС

Следват примери за възможни приложения на ГИС. Описани са само малка част от възможните решения.

4.1 Използване на ГИС в управлението на комуникациите

При използване на различни комуникационни мрежи неизбежно възниква проблем, свързан с идентифицирането на извънредни ситуации и прогнозата за неговото развитие.

В момента с помощта на ГИС технологиите успешно се решават следните задачи:
- определяне на мястото на повреда на главния кабел или тръба по рекламации на потребителите;
- прогноза за по-нататъшно развитие на извънредната ситуация;
- решаване на въпроса за бързото отстраняване на извънредни ситуации;
- решаване на въпроси, свързани с организацията на резервно електро-, водо- или топлоснабдяване на важни инфраструктурни съоръжения;
- наблюдение на състоянието на обектите на комуникационната мрежа и организиране на навременен ремонт или реконструкция

4.2 Използване на ГИС в управлението на трафика

В момента картографските услуги за проследяване на задръстванията са широко известни. Например Yandex-Traffic.
Въпреки това, с помощта на GIS-Technologies е възможно и директно управление на организацията на трафика. Системата може автоматично да променя условията на движение с помощта на технически средства в определен район въз основа на данни за задръствания. Например променете фазите на превключване на светофарите, променете броя на лентите за движение или организирайте обход.

4.3 Използване на ГИС в управлението на горите

ГИС намериха широко приложение в управлението на горското стопанство.

Следните задачи са решени успешно:
- отчитане на видовия състав на горските насаждения;
- отпускане на парцели за различни видове законна сеч;
- организация на възстановяването на горите;
- наблюдение на здравето на гората;
- Оценка на щетите от горски пожари.

4.4 Обществена ГИС

В момента различни власти се стремят да осигурят прозрачност на дейността си за населението. За тази цел интернет се използва широко. В момента започнаха да се появяват ресурси, които позволяват на всеки да се запознае с разнообразна информация за територията.

Разбира се, такава ГИС не публикува данни, чието разпространение е ограничено от действащото законодателство.

4.5 Екологичен мониторинг на околната среда

ГИС технологиите се използват широко за вземане на решения относно организацията на мерките за опазване на околната среда, както и за оценка на ефективността на тези мерки.

ГИС ви позволява да работите едновременно с големи количества данни, което дава възможност да се оцени степента на въздействие на съществуващо или планирано опасно съоръжение върху околната среда.

4.6 Градска ГИС

Самият процес на създаване и самото структурно изграждане на градоустройствената проектна документация очевидно свидетелства за ефективността на използването на ГИС технологиите.
Първо, тъй като първоначалните данни на много организации, включително графични документи, обикновено се представят на различни картографски основи и често под формата на диаграми, именно ГИС технологиите позволяват да бъдат приведени до „общ знаменател“, т.е. на единна картографска основа.
Второ, раздели и картографски материали се създават в цифров вид в отделни области, представляващи по същество тематични картографски и семантични основи на географската информационна система.
На трето място се извършва конюгиран анализ на горната информация и се създава синтетична схема "Комплексен градоустройствен анализ на територията", където може успешно да се приложи целият мощен арсенал от ГИС технологии.
Четвърто, въз основа на анализа се разработват проектни предложения за градско развитие на територията (Проектен план) и отраслови инженерни проекти, които детайлизират и подсилват проектните предложения на ОУП, където използването на ГИС технологии също изглежда много ефективен.

4.7 Използване на ГИС при аварийни ситуации

ГИС ви позволява да решавате проблеми чрез оценка на причините за възникването и прогнозиране на развитието на различни аварийни ситуации:
- прогнозиране на последиците от изтичане на токсични вещества в опасно съоръжение за вземане на решение за евакуация на населението и оценка на щетите за околната среда;
- Прогноза за развитието на горски пожар въз основа на метеорологичните условия;
- прогноза за наводнени площи при пробиви на язовири и наводнения;
- оценка на икономическите щети.

4.8 ГИС и демография

ГИС технологиите се използват широко за оценка на състава на населението и за вземане на решения за подреждането на различни обекти на социалната инфраструктура. Например, планиране на натоварването на средни училища, детски градини и лечебни заведения.

Как работи ГИС?

ГИС съхранява информация за реалния свят като набор от тематични слоеве, които са групирани заедно въз основа на географско местоположение. Този прост, но изключително гъвкав подход доказа своята стойност в различни приложения от реалния свят: проследяване на превозни средства и материали, детайлно картографиране на реални ситуации и планирани събития и моделиране на глобалната атмосферна циркулация.

Всяка географска информация съдържа информация за пространствено местоположение, независимо дали е свързана с географски или други координати, или препратки към адрес, пощенски код, избирателен район или район за преброяване, идентификатор на земя или гора, име на път и т.н. Когато такива връзки се използват за автоматично определяне на местоположението или местоположенията на елемента(ите), се използва процедура, наречена геокодиране. С негова помощ можете бързо да определите и видите на картата къде се намира обектът или явлението, което ви интересува, като например къщата, в която живее вашият приятел или се намира организацията, от която се нуждаете, къде се е случило земетресението или наводнението, кой маршрут е по-лесно и по-бързо да стигнете до точката, от която се нуждаете, или у дома.

Векторни и растерни модели. ГИС може да работи с два много различни типа данни - векторни и растерни. Във векторния модел информацията за точки, линии и многоъгълници се кодира и съхранява като набор от координати X,Y. Местоположението на точка (точков обект), като сондаж, се описва с двойка координати (X,Y). Линейни характеристики като пътища, реки или тръбопроводи се съхраняват като X,Y координатни набори. Многоъгълни характеристики, като речни водосбори, парцели или обслужвани зони, се съхраняват като затворен набор от координати. Векторният модел е особено полезен за описване на дискретни обекти и по-малко подходящ за описване на непрекъснато променящи се свойства като типове почва или достъпност на обекти. Растерният модел е оптимален за работа с непрекъснати свойства. Растерното изображение е набор от стойности за отделни елементарни компоненти (клетки), подобно на сканирана карта или картина. И двата модела имат своите предимства и недостатъци. Съвременната ГИС може да работи както с векторни, така и с растерни модели.

Задачи, които ГИС решава. ГИС с общо предназначение, наред с други неща, обикновено изпълнява пет процедури (задачи) с данни: въвеждане, манипулация, контрол, запитване и анализ и визуализация.

Вход. За да бъдат използвани в ГИС, данните трябва да бъдат преобразувани в подходящ цифров формат. Процесът на преобразуване на данни от хартиени карти в компютърни файлове се нарича цифровизация. В съвременната ГИС този процес може да бъде автоматизиран с помощта на скенерна технология, което е особено важно при изпълнение на големи проекти, или, с малко количество работа, данните могат да бъдат въведени с помощта на дигитайзер. Много данни вече са преведени във формати, които се възприемат директно от ГИС пакетите.

Манипулация. Често за конкретен проект съществуващите данни трябва да бъдат допълнително модифицирани, за да отговорят на изискванията на вашата система. Например, географската информация може да бъде в различен мащаб (осовите линии на улиците са достъпни в мащаб 1:100 000, границите на окръга от преброяването са в мащаб 1:50 000, а жилищните застройки са в мащаб 1:10 000). За съвместна обработка и визуализация е по-удобно всички данни да се представят в един мащаб. ГИС технологията предоставя различни начини за манипулиране на пространствени данни и извличане на данните, необходими за конкретна задача.

Контрол. В по-малки проекти географската информация може да се съхранява като обикновени файлове. Но с увеличаване на количеството информация и увеличаване на броя на потребителите за съхранение, структуриране и управление на данни е по-ефективно да се използват системи за управление на бази данни (СУБД), а след това специални компютърни инструменти за работа с интегрирани набори от данни (бази данни ). В ГИС е най-удобно да се използва релационна структура, в която данните се съхраняват в табличен вид. В този случай за свързване на таблици се използват общи полета. Този прост подход е доста гъвкав и се използва широко в много ГИС и не-ГИС приложения.

Заявка и анализ. С наличието на ГИС и географска информация ще можете да получите отговори на прости въпроси (Кой е собственикът на този парцел? На колко разстояние са разположени тези обекти? Къде се намира тази индустриална зона?) И по-сложни запитвания, изискващи допълнителен анализ (Къде са местата за строеж? нова къща? Какъв е основният тип почва под смърчовите гори? Как ще се отрази изграждането на нов път на движението?). Заявките могат да се задават както с просто щракване с мишката върху конкретен обект, така и с помощта на усъвършенствани аналитични инструменти. С помощта на ГИС можете да идентифицирате и задавате модели за търсене, да играете сценарии като „какво ще се случи, ако…“. Съвременната ГИС разполага с много мощни инструменти за анализ, два от най-значимите са анализ на близостта и анализ на наслагване. За да анализира близостта на характеристиките една спрямо друга, ГИС използва процес, наречен буфериране. Помага да се отговори на въпроси като: Колко къщи има в рамките на 100 m от това водно тяло? Колко купувачи живеят в рамките на 1 км от този магазин? Какъв е делът на петрола, произведен от кладенци, разположени в рамките на 10 km от сградата за управление на това OGPD? Процесът на наслагване включва интегриране на данни, разположени в различни тематични слоеве. В най-простия случай това е операция за картографиране, но при редица аналитични операции данните от различни слоеве се комбинират физически. Наслояването или пространственото агрегиране позволява например интегрирането на данни за почвата, наклона, растителността и собствеността върху земята със ставките на данъка върху земята.

Визуализация. За много видове пространствени операции крайният резултат е представяне на данните под формата на карта или графика. Картата е много ефективен и информативен начин за съхранение, представяне и предаване на географска (пространствено реферирана) информация. Преди това картите са създавани от векове. ГИС предоставя невероятни нови инструменти, които разширяват и развиват изкуството и науката на картографията. С негова помощ визуализацията на самите карти може лесно да бъде допълнена с отчетни документи, триизмерни изображения, графики и таблици, снимки и други средства, като мултимедия.

Свързани технологии. ГИС е тясно свързана с редица други видове информационни системи. Основната му разлика се крие в способността за манипулиране и анализиране на пространствени данни. Въпреки че няма единна общоприета класификация на информационните системи, описанието по-долу трябва да помогне за отдалечаването на ГИС от настолни картографски системи (картографиране на работния плот), CAD системи (CAD), дистанционно наблюдение (отдалечено наблюдение), системи за управление на бази данни (СУБД или СУБД) и технология за глобално позициониране (GPS).

Системите за картографиране на работния плот използват картографско представяне, за да организират взаимодействието на потребителите с данни. В такива системи всичко е базирано на карти, картата е базата данни. Повечето системи за настолно картографиране имат ограничени възможности за управление на данни, пространствен анализ и персонализиране. Съответните пакети работят на настолни компютри - PC, Macintosh и по-ниски модели UNIX работни станции.

CAD системите са в състояние да чертаят проекти и планове за сгради и инфраструктура. За да се комбинират в една структура, те използват набор от компоненти с фиксирани параметри. Те се основават на малък брой правила за комбиниране на компоненти и имат много ограничени аналитични функции. Някои CAD системи са разширени, за да поддържат картографско представяне на данни, но като правило наличните в тях помощни програми не позволяват ефективно управление и анализ на големи пространствени бази данни.

Дистанционно наблюдение и GPS. Техниките за дистанционно наблюдение са изкуството и науката за измерване на земната повърхност с помощта на сензори като различни камери на борда на самолета, приемници на глобална система за позициониране или други устройства. Тези сензори събират данни под формата на изображения и предоставят специализирани възможности за обработка, анализ и визуализиране на получените изображения. Поради липсата на достатъчно мощни инструменти за управление и анализ на данни, съответните системи трудно могат да бъдат отнесени към реалните ГИС.

Системите за управление на бази данни са предназначени да съхраняват и управляват всички видове данни, включително географски (пространствени) данни. СУБД са оптимизирани за тези видове задачи, така че много ГИС имат вградена поддръжка на СУБД. Тези системи нямат подобни на ГИС инструменти за анализ и визуализация.

картографиране на географска информационна система