GIS (DoubleGIS Barnaul)

Prilično je teško dati jednoznačnu, kratku definiciju ovog fenomena. Geografski informacioni sistem (GIS)- ovo je prilika za novi pogled na svijet oko nas. Bez generalizacija i slika, GIS je moderna kompjuterska tehnologija za mapiranje i analizu objekata u stvarnom svijetu, kao i događaja koji se dešavaju na našoj planeti. Ova tehnologija kombinuje tradicionalne operacije baze podataka, kao što su upiti i statistička analiza, sa prednostima bogate vizualizacije i geografske (prostorne) analize koju pruža karta. Ove sposobnosti izdvajaju GIS od ostalih informacionih sistema i pružaju jedinstvene mogućnosti za njegovu upotrebu u širokom spektru zadataka vezanih za analizu i predviđanje pojava i događaja u okolnom svetu, uz razumevanje i isticanje glavnih faktora i uzroka, kao i njihovih moguće posljedice, sa planiranjem strateških odluka i tekućim posljedicama poduzetih akcija. Kartiranje i geografska analiza nisu sasvim nove. Međutim, GIS tehnologija pruža novi, moderniji, efikasniji, praktičniji i brži pristup analizi problema i rješavanju problema s kojima se suočava čovječanstvo općenito, a posebno određena organizacija ili grupa ljudi. Automatizira proceduru analize i predviđanja. Prije upotrebe GIS-a, samo je nekolicina posjedovala umijeće sažimanja i potpune analize geografskih informacija kako bi donijeli optimalne odluke zasnovane na modernim pristupima i alatima. GIS je sada višemilionska industrija koja uključuje stotine hiljada ljudi širom svijeta. GIS se predaje u školama, fakultetima i univerzitetima. Ova tehnologija se koristi u gotovo svim sferama ljudske aktivnosti – bilo da se radi o analizi takvih globalnih problema kao što su prenaseljenost, zagađenje zemljišta, smanjenje šumskog zemljišta, prirodne katastrofe ili u rješavanju određenih problema, kao što je pronalaženje najbolje rute između tačaka, odabir optimalne lokacije za novu kancelariju, pretres kuća na njegovoj adresi, polaganje cjevovoda u okolini, razni komunalni poslovi. Na osnovu teritorijalne pokrivenosti, postoje globalni GIS, subkontinentalni GIS, nacionalni GIS, često sa državnim statusom, regionalni GIS, subregionalni GIS i lokalni GIS.

GIS se razlikuju po predmetnoj oblasti informacionog modeliranja, na primjer, urbani GIS, ili općinski GIS, MGIS (urban GIS), ekološki GIS (environmental GIS), itd.; Među njima su zemljišni informacioni sistemi dobili posebno ime, jer su posebno rasprostranjeni. Problemska orijentacija GIS-a određena je zadacima koje rješava (naučne i primijenjene), uključujući popis resursa (uključujući katastar), analizu, procjenu, praćenje, upravljanje i planiranje i podršku odlučivanju. Integrisani GIS, IGIS (integrisani GIS, IGIS) kombinuju funkcionalnost GIS-a i sistema za obradu digitalnih slika (podaci daljinske detekcije) u jednom integrisanom okruženju.

Multiscale ili GIS nezavisan od skale (multiscale GIS) zasniva se na višestrukim ili multiscale reprezentacijama prostornih objekata (višestruka reprezentacija, multiscale reprezentacija), pružajući grafičku ili kartografsku reprodukciju podataka na bilo kojem od odabranih nivoa skale na osnovu jednog skupa podataka sa najvećom prostornom rezolucijom. Prostorno-vremenski GIS radi sa prostorno-vremenskim podacima. Implementacija geografsko-informacionih projekata (GIS projekat), kreiranje GIS-a u širem smislu te riječi, uključuje faze: pred-projektno istraživanje (studija izvodljivosti), uključujući proučavanje zahtjeva korisnika (zahtjeva korisnika) i funkcionalnost korišćenog GIS softvera, studija izvodljivosti, procena korelacije “troškovi/profit” (troškovi/koristi); Projektovanje GIS sistema (GIS projektovanje), uključujući fazu pilot-projekta, razvoj GIS-a; njegovo testiranje na malom teritorijalnom fragmentu, ili ispitnom području, izrada prototipa, ili stvaranje prototipa, ili prototipa; implementacija GIS-a; rad i upotrebu. Geoinformatika proučava naučne, tehničke, tehnološke i primijenjene aspekte dizajna, kreiranja i korištenja GIS-a.

Istorija GIS-a

Početni period (kraj 1950-ih - početak 1970-ih)

Istraživanje temeljnih mogućnosti, graničnih područja znanja i tehnologije, razvoj empirijskog iskustva, prvi veliki projekti i teorijski rad.

• Pojava elektronskih računara (računara) 50-ih godina.
• Pojava digitalizatora, plotera, grafičkih displeja i drugih perifernih uređaja 60-ih godina.
• Kreiranje softverskih algoritama i postupaka za grafički prikaz informacija na displejima i korištenjem plotera.
• Kreiranje formalnih metoda prostorne analize.
• Kreiranje softvera za upravljanje bazom podataka.

Period vladinih inicijativa (početke 1970-ih - početak 1980-ih)

Državna podrška GIS-u potaknula je razvoj eksperimentalnog rada u oblasti GIS-a zasnovanog na korištenju baza podataka na uličnim mrežama:

• Automatizovani navigacioni sistemi.
• Sistemi za uklanjanje gradskog otpada i smeća.
• Kretanje vozila u vanrednim situacijama itd.

Period komercijalnog razvoja (početke 1980-ih - danas)

Široko tržište raznovrsnog softvera, razvoj desktop GIS-a, proširenje njihovog obima primjene kroz integraciju sa neprostornim bazama podataka, pojava mrežnih aplikacija, pojava značajnog broja neprofesionalnih korisnika, sistema koji podržavaju pojedinačne skupove podataka na pojedinačnim računarima, otvaraju put sistemima koji podržavaju korporativne i distribuirane baze geopodataka.

Korisnički period (kraj 1980-ih - danas)

Povećana konkurencija među komercijalnim proizvođačima usluga geoinformacionih tehnologija daje prednost korisnicima GIS-a; dostupnost i „otvorenost” softvera omogućava korišćenje, pa čak i modifikovanje programa, pojavu korisničkih „klubova”, telekonferencija, geografski odvojenih, ali povezanih grupa korisnika, povećana potreba za geopodacima, početak formiranja globalne geografske informacione infrastrukture.

Kako funkcioniše GIS

GIS pohranjuje informacije o stvarnom svijetu kao skup tematskih slojeva koji su agregirani na osnovu geografske lokacije. Ovaj jednostavan, ali vrlo fleksibilan pristup dokazao je svoju vrijednost u rješavanju različitih problema iz stvarnog svijeta: praćenje kretanja vozila i materijala, detaljno mapiranje stvarnih uslova i planiranih aktivnosti, te modeliranje globalne atmosferske cirkulacije. Sve geografske informacije sadrže informacije o prostornoj lokaciji, bilo da se radi o referenci na geografske ili druge koordinate, ili reference na adresu, poštanski broj, izborni ili popisni okrug, identifikator zemljišta ili šume, naziv ceste itd. Kada se takve veze koriste za automatsko određivanje lokacije ili lokacija obilježja, koristi se postupak koji se zove geokodiranje. Uz njegovu pomoć možete brzo odrediti i vidjeti na mapi gdje se nalazi predmet ili pojava koja vas zanima, kao što je kuća u kojoj živi vaš prijatelj ili se nalazi organizacija koja vam je potrebna, gdje se dogodio potres ili poplava, kojom rutom je lakše i brže doći do tačke koja vam je potrebna ili kod kuće.

Vektorski i rasterski modeli

GIS može raditi sa dvije značajno različite vrste podataka - vektorskim i rasterskim. U vektorskom modelu, informacije o tačkama, linijama i poligonima se kodiraju i pohranjuju kao skup X,Y koordinata. Lokacija tačke (točkastog objekta), na primjer bušotine, opisuje se parom koordinata (X,Y). Linearne karakteristike kao što su putevi, rijeke ili cjevovodi se pohranjuju kao skupovi X,Y koordinata. Karakteristike poligona, kao što su riječne slivove, zemljišne parcele ili uslužne oblasti, pohranjuju se kao zatvoreni skup koordinata. Vektorski model je posebno koristan za opisivanje diskretnih objekata i manje je pogodan za opisivanje svojstava koja se kontinuirano mijenjaju kao što su tipovi tla ili pristupačnost objekata. Rasterski model je optimalan za rad sa kontinuiranim svojstvima. Rasterska slika je skup vrijednosti za pojedinačne elementarne komponente (ćelije), slična je skeniranoj karti ili slici. Oba modela imaju svoje prednosti i mane. Savremeni GIS može raditi sa vektorskim i rasterskim modelima.

GIS slojevi

Sve kartografske informacije u GIS-u organizirane su u obliku slojeva. Slojevi su prvi nivo apstrakcije u GIS-u. Kada radimo sa GIS-om, od nas se traži da naše postojeće podatke podijelimo na slojeve. Svaki sloj sadrži objekte određene vrste, ujedinjene zajedničkim karakteristikama. Radeći u GIS-u, možemo povezati i odspojiti slojeve koji nas zanimaju ili promijeniti redoslijed kojim se prikazuju. Slojevi su sljedećih tipova:

Tacka

Tačkasti slojevi sadrže karakteristike koje se mogu apstrahovati u tačku, kao što je bunar ili grad. Radi jasnoće razumijevanja, čak i grad može biti predstavljen kao tačka.

Linearno

Ovi objekti se mogu apstrahovati na isprekidanu ili glatku liniju, kao što su rijeke, putevi ili cjevovodi.

Poligonalno ili područje

Objekti ovog tipa su predstavljeni kao locirani unutar određenog poligona, na primjer, licencna područja.

Objekti područja mogu se sastojati od nekoliko kontura. Ovo je neophodno ako želite da predstavite poligon sa rupom unutra. Na slici je prikazan primjer pravilnog poligona i poligona koji se sastoji od dvije konture.

Poslednja tačka poligona mora uvek da se poklapa sa prvom tačkom. Bilo da je to ispravno ili pogrešno, tako je u geografskim informacionim sistemima. Dakle, poligon ne može imati manje od četiri tačke. Ako poligon ima nultu površinu, odnosno degenerira, onda se mora izbrisati. Poligon također ne bi trebao imati samoraskrsnice. Takvi nedostaci kasnije mogu dovesti do ozbiljnih grešaka u proračunima i stoga ih treba izbjegavati.

Slike

Rasterska grafika povezana s geografskim koordinatama, kao što su satelitske slike ili skenirane karte.

Mrežasti modeli

To su strukturne karte i mape parametara. U početku su se takvi modeli zasnivali na pravokutnoj mreži, gdje je vrijednost Z (parametar) bila naznačena na čvorovima mreže.

Sada je struktura takvih modela često složenija, ali se tradicionalno i dalje nazivaju mrežama ili mrežama. Moderne mreže mogu sadržavati greške, područja prečišćavanja ili biti zasnovane na splajnovima. Značenje mrežnih modela ostaje isto: kontinuirano predstavljanje parametra na određenom području.

Spline mreža se razlikuje od obične mreže po tome što je njena površina savršeno glatka, što je prirodnije za većinu modela. Mreže za lom sadrže dodatne segmente za simulaciju glatkog loma. Na konvencionalnom modelu mreže, jaz se pojavljuje u koracima. Mrežni modeli se također nazivaju konturne karte.

Posebne vrste slojeva

Ovih pet tipova slojeva su standardni za svaki profesionalni GIS, ali pored njih mogu postojati i drugi, posebni tipovi podataka koji su određeni opsegom sistema. Na primjer, to mogu biti greške (za modeliranje mreža rasjeda), rasterske karte (za predstavljanje vrlo velikih rasterskih slika), 3D modeli (za 3D modele rezervoara).

Tabele GIS podataka

Linijske tačke i poligoni imaju tablice podataka o atributima za svoje karakteristike.

Svaka karakteristika na karti ima odgovarajući red u tabeli podataka. Koristeći tablicu podataka, možete pronaći i sortirati objekte, istaknuti ih na karti po atributima ili pregledati atribute odabranih objekata. Tablica atributa vam omogućava da tražite objekte, sortirate ih, odaberete prema uvjetima, grupišete ih, kreirate filtere i izvršite proračune. Tablica atributa pretvara GIS u bazu podataka u kojoj možete izvršiti analizu podataka ili upravljanje podacima koristeći napredne GIS alate. Bez tabela atributa, geografski informacioni sistemi ne bi imali smisla, a karte u njima ne bi bile karte, već jednostavno crteži, poput crteža u CorelDraw-u ili Paint-u.

Tačke unutar linija i poligona također imaju svoje tablice atributa. Na primjer, seizmički profili se mogu učitati zajedno s podacima o odabranim horizontima i koristiti za izradu karata u izolinijama. Tabela podataka podržava koncept odabranih objekata; takvi redovi u tabeli su označeni drugom bojom. Odabrani objekti su također malo drugačije prikazani na karti. Odabir objekata se vrlo često koristi u analizi podataka. Objekti se mogu birati kako u tabeli tako i na karti, kao i prema određenim uslovima.

Formiranje slojeva

Vrlo važna tema je pravilno formiranje strukture sloja. Korisnost bilo koje baze podataka, uključujući GIS, u velikoj meri zavisi od ispravne strukture podataka. Možete čak formulisati i sledeće: korisnost baze podataka je direktno proporcionalna njenoj ispravnoj organizaciji i redosledu u podacima. Ako podaci u bazi podataka sadrže veliki broj grešaka ili su pogrešno organizirani, onda to može poništiti sve prednosti baze podataka kao takve. Iz tog razloga je važna sposobnost pravilnog strukturiranja informacija. Na primjer, ako učitavate seizmičke podatke, tada bi bilo ispravno kombinirati sve seizmičke strane u jednom sloju, a ne kreirati nekoliko slojeva grupirajući ih po regiji ili području. Bolje je pridržavati se ovog pravila: jedan tip podataka - jedna tablica (ili jedan sloj). S druge strane, bolje je postaviti različite objekte u različite slojeve, čak i ako ih objedinjuje zajednička tema. Stoga je bolje podijeliti ceste i željeznice u dva sloja, a zatim ih smjestiti u grupu „Transportne rute“.

Koordinate

Svi znaju da je zemlja okrugla, a karta ravna i da se površina lopte ne može pretvoriti u ravan bez deformacije. Iz tog razloga, projekcije se koriste u kartografiji. Projekcije su pravila i formule za transformaciju jedne koordinate u druge. Uobičajena konverzija je iz sfernih (geografskih) koordinata u pravokutne koordinate (koordinate karte). Projekcije mogu biti jednake površine ili jednakougaone, odnosno čuvaju površinu objekata ili uglove. Ponekad projekcija može izobličiti oboje, minimizirajući izobličenje u potpunosti. Za našu zemlju standardni sistem transformacije je koordinatni sistem „42. godine“. Sistem "42. godine" dijeli teritoriju zemaljske kugle na 60 zona, po 6 stepeni. Tjumenska oblast se, na primer, nalazi u 12., 13. i 14. zoni. "42. godina" je ravnopravna projekcija. GIS su dizajnirani na način da mogu pohranjivati ​​podatke u jednom koordinatnom sistemu i prikazati ih u drugom. Stoga se ne treba zbuniti u kojem koordinatnom sistemu su podaci pohranjeni i u kojem se prikazuju na karti. Kako bi se smanjila zabuna s projekcijama, Isoline podržava samo dvije opcije izvornih podataka:

• Pravokutne koordinate (bilo koje proizvoljne koordinate na koje se ne primjenjuju transformacije).
• Geografske koordinate (stepeni, minute, sekunde, koje se, kada se prikazuju na karti, pretvaraju u neku projekciju).

Evo opcija za prikaz iste oblasti u različitim koordinatnim sistemima i projekcijama.

Projekcija je "polikonična". Realne koordinate su stepeni, prikazane koordinate su stepeni.

Projekcija nije postavljena. Realne koordinate su "polikonične", prikazane koordinate su pravokutne.

Projekcija nije postavljena. Realne koordinate su stepeni, prikazane koordinate su pravougaone.

Projekcija je "polikonična". Realne koordinate su "polikonične", prikazane koordinate su pravokutne.

Kao što vidite na slikama, prva dva nam dosta odgovaraju, ali treća i četvrta ne. Treći crtež je, zapravo, sasvim ispravan, ali projekcija nije naznačena, pa stoga vidimo sliku „kakvu jeste“, u stepenima. Na četvrtoj slici pokušali smo da prikažemo poligon čiji podaci nisu stepeni u „polikoničnoj“ projekciji i sistem nas nije razumeo. Iz ovoga možemo izvući sljedeći zaključak: nemoguće je postaviti projekciju za pravokutne koordinate, jer se u ovom slučaju formule transformacije primjenjuju na njih drugi put, a slika se ispostavi da je netočna.

Takođe je potrebno uzeti u obzir činjenicu da prava linija povučena u jednom koordinatnom sistemu nije prava u drugom sistemu, te da se površine objekata mogu razlikovati, čak i ako su projekcije jednake po površini.

Pravokutne koordinate

"polikonični", bez podešavanja displeja.

Mollweide koordinatni sistem.

polyconical", sa podešavanjem ekrana.

Stoga, ako su vam potrebne tačne dužine linija, tačne površine i tačan prikaz, onda morate koristiti posebne sistemske alate.

Problemi koje GIS rješava

GIS opće namjene obično obavlja pet aktivnosti (zadataka) podataka, između ostalog: unos, manipulacija, upravljanje, upit i analiza i vizualizacija.

Enter

Da bi se koristili u GIS-u, podaci moraju biti pretvoreni u odgovarajući digitalni format. Proces pretvaranja podataka sa papirnih karata u kompjuterske datoteke naziva se digitalizacija. U modernom GIS-u ovaj proces se može automatizirati pomoću tehnologije skenera, što je posebno važno za velike projekte, ili, za male poslove, podaci se mogu unositi pomoću digitalizatora. Mnogi podaci su već prevedeni u formate koji su direktno razumljivi GIS paketima.

Manipulacija

Često, da bi se završio određeni projekat, postojeći podaci moraju biti dodatno modifikovani kako bi se ispunili zahtjevi vašeg sistema. Na primjer, geografske informacije mogu biti u različitim razmjerima (centralne linije ulica su u skali od 1:100.000, granice popisnog trakta su u razmjeru od 1:50.000, a stambeni objekti su u skali od 1:10.000). Za zajedničku obradu i vizualizaciju, pogodnije je sve podatke prikazati u jednoj skali. GIS tehnologija pruža različite načine za manipulaciju prostornim podacima i izdvajanje podataka potrebnih za određeni zadatak.

Kontrola

U malim projektima, geografske informacije mogu biti pohranjene kao obične datoteke. Ali sa povećanjem obima informacija i povećanjem broja korisnika, efikasnije je koristiti sisteme za upravljanje bazama podataka (DBMS) za skladištenje, strukturiranje i upravljanje podacima, ili posebne računarske alate za rad sa integrisanim skupovima podataka (baze podataka ). U GIS-u je najpogodnije koristiti relacionu strukturu u kojoj se podaci pohranjuju u tabelarnom obliku. U ovom slučaju, uobičajena polja se koriste za povezivanje tabela. Ovaj jednostavan pristup je prilično fleksibilan i široko se koristi u mnogim GIS i ne-GIS aplikacijama.

Upit i analiza

Ako imate GIS i geografske podatke, moći ćete dobiti odgovore na jednostavna pitanja (Ko je vlasnik ove parcele? Na kojoj udaljenosti jedan od drugog se nalaze ovi objekti? Gdje se nalazi ova industrijska zona?) i složenija upiti koji zahtijevaju dodatnu analizu (Gdje ima mjesta za izgradnju nove kuće? Koja je glavna vrsta tla ispod šuma smrče? Kako će izgradnja nove saobraćajnice uticati na saobraćaj?). Upiti se mogu postaviti jednostavnim klikom na određeni objekt ili korištenjem naprednih analitičkih alata. Koristeći GIS, možete identificirati i postaviti obrasce za pretraživanje, te odigrati scenarije poput „šta će se dogoditi ako...“. Savremeni GIS ima mnogo moćnih alata za analizu, među kojima su dva najznačajnija: analiza blizine i analiza preklapanja. Da bi analizirao blizinu objekata u odnosu jedan prema drugom, GIS koristi proces koji se naziva baferovanje. Pomaže u odgovorima na pitanja kao što su: Koliko se kuća nalazi u krugu od 100 m od ove vodene površine? Koliko kupaca živi u krugu od 1 km od ove prodavnice? Koliki je udio nafte proizvedene iz bušotina koje se nalaze u krugu od 10 km od upravne zgrade ove proizvodne jedinice nafte i plina? Proces prekrivanja uključuje integraciju podataka koji se nalaze u različitim tematskim slojevima. U najjednostavnijem slučaju, ovo je operacija mapiranja, ali u brojnim analitičkim operacijama podaci iz različitih slojeva se fizički kombinuju. Preklapanje, ili prostorna agregacija, omogućava, na primjer, integraciju podataka o tlu, nagibu, vegetaciji i posjedu zemljišta sa stopama poreza na zemljište.

Vizualizacija

Za mnoge tipove prostornih operacija, krajnji rezultat je reprezentacija podataka u obliku karte ili grafikona. Karta je vrlo efikasan i informativan način pohranjivanja, predstavljanja i prijenosa geografskih (prostorno referenciranih) informacija. Ranije su karte kreirane da traju vekovima. GIS pruža fantastične nove alate koji proširuju i unapređuju umjetnost i nauku kartografije. Uz njegovu pomoć, vizualizacija samih karata može se lako dopuniti izvještajnim dokumentima, trodimenzionalnim slikama, grafikonima i tabelama, fotografijama i drugim sredstvima, na primjer, multimedijom.

Tehnologije vezane za GIS

GIS je usko povezan sa nizom drugih vrsta informacionih sistema. Njegova glavna razlika leži u sposobnosti manipulacije i analize prostornih podataka. Iako ne postoji jedinstvena opšteprihvaćena klasifikacija informacionih sistema, sledeći opis bi trebalo da pomogne u udaljavanju GIS-a od desktop mapiranja, CAD-a, daljinskog otkrivanja, sistema za upravljanje bazama podataka (DBMS) i tehnologije globalnog pozicioniranja (GPS).

Sistemi za Desktop mapiranje koristiti kartografski prikaz za organiziranje interakcije korisnika s podacima. U takvim sistemima sve se zasniva na kartama, mapa je baza podataka. Većina desktop sistema za mapiranje ima ograničeno upravljanje podacima, prostornu analizu i mogućnosti prilagođavanja. Odgovarajući paketi rade na desktop računarima - PC, Macintosh i low-end UNIX radnim stanicama.

CAD sistemi

CAD sistemi sposoban za izradu projektnih crteža i planova zgrada i infrastrukture. Da bi se kombinovali u jednu strukturu, koriste skup komponenti sa fiksnim parametrima. Oni se zasnivaju na malom broju pravila za kombinovanje komponenti i imaju vrlo ograničene analitičke funkcije. Neki CAD sistemi su prošireni da podrže kartografsko predstavljanje podataka, ali, po pravilu, uslužni programi koji su u njima dostupni ne omogućavaju efikasno upravljanje i analizu velikih prostornih baza podataka.

Daljinsko prepoznavanje i GPS

Daljinska detekcija je umjetnost i nauka mjerenja zemljine površine pomoću senzora kao što su razne kamere u avionu, prijemnici globalnog sistema pozicioniranja ili drugi uređaji. Ovi senzori prikupljaju podatke u obliku slika i pružaju specijalizirane mogućnosti obrade, analize i vizualizacije za rezultirajuće slike. Zbog nedostatka dovoljno moćnih alata za upravljanje podacima i analizu, odgovarajući sistemi se teško mogu klasifikovati kao pravi GIS.

Sistemi upravljanja bazama podataka dizajniran za skladištenje i upravljanje svim vrstama podataka, uključujući geografske (prostorne) podatke. DBMS-ovi su optimizirani za takve zadatke, tako da mnogi GIS-ovi imaju ugrađenu DBMS podršku. Ovi sistemi nemaju alate za analizu i vizualizaciju slične GIS-u.

Šta GIS može učiniti za vas

Izvršite prostorne upite i analizu

Sposobnost GIS-a da pretražuje baze podataka i vrši prostorne upite uštedila je mnogim kompanijama milione dolara. GIS pomaže da se smanji vrijeme potrebno da se odgovori na zahtjeve kupaca; identificirati područja pogodna za tražene aktivnosti; identificirati odnose između različitih parametara (na primjer, tla, klime i prinosa usjeva); identificirati lokacije prekida napajanja. Prodavci nekretnina koriste GIS da pronađu, na primjer, sve kuće na određenom području koje imaju krovove od škriljevca, tri sobe i kuhinje od 10 metara, a zatim daju detaljnije opise tih objekata. Zahtjev se može poboljšati uvođenjem dodatnih parametara, na primjer parametara troškova. Možete dobiti popis svih kuća koje se nalaze na određenoj udaljenosti od određenog autoputa, šumskog područja ili radnog mjesta.

Poboljšajte integraciju unutar organizacije

Mnoge organizacije koje koriste GIS otkrile su da jedna od njegovih glavnih prednosti leži u novim mogućnostima za poboljšanje upravljanja svojom organizacijom i njenim resursima geografskim agregiranjem postojećih podataka i omogućavanjem da se dijele i modificiraju na koordiniran način u različitim odjelima. Mogućnost dijeljenja i stalnog proširenja i ispravljanja baze podataka od strane različitih strukturnih jedinica omogućava vam povećanje efikasnosti kako svake jedinice tako i organizacije u cjelini. Dakle, komunalno preduzeće može jasno planirati radove na popravci ili održavanju, od dobijanja potpunih informacija i prikazivanja na ekranu računara (ili na papirnim kopijama) relevantnih područja, kao što su vodovodne cijevi, do automatske identifikacije stanovnika koji će biti pogođeni ovim radovima, i obavještavajući ih o vremenu očekivanih prekida ili prekida u vodosnabdijevanju.

Donosite informisanije odluke

GIS, kao i druge informacione tehnologije, potvrđuje dobro poznatu izreku da bolje informacije vode do boljih odluka. Međutim, GIS nije alat za donošenje odluka, već alat koji pomaže u ubrzavanju i povećanju efikasnosti postupka donošenja odluka, pružajući odgovore na upite i funkcije za analizu prostornih podataka, predstavljajući rezultate analize na vizuelan i jednostavan način. -pročitati obrazac. GIS pomaže, na primjer, u rješavanju problema kao što su pružanje raznih informacija na zahtjev organa za planiranje, rješavanje teritorijalnih sukoba, odabir optimalnih (sa različitih gledišta i prema različitim kriterijima) mjesta za postavljanje objekata itd. potrebne za donošenje odluka mogu se predstaviti u sažetom kartografskom obliku sa dodatnim tekstualnim objašnjenjima, grafikonima i dijagramima. Dostupnost informacija koje su dostupne percepciji i generalizaciji omogućava donosiocima odluka da usmjere svoje napore na pronalaženje rješenja bez trošenja značajnog vremena na prikupljanje i analizu dostupnih heterogenih podataka. Možete brzo razmotriti nekoliko opcija rješenja i odabrati najefikasnije i najefikasnije.

Kreiranje mapa

Mape zauzimaju posebno mjesto u GIS-u. Proces kreiranja karata u GIS-u je mnogo jednostavniji i fleksibilniji od tradicionalnih ručnih ili automatskih metoda mapiranja. Počinje kreiranjem baze podataka. Digitalizacija običnih papirnih karata može se koristiti i kao izvor za dobijanje početnih podataka. Kartografske baze podataka zasnovane na GIS-u mogu biti kontinuirane (ne podijeljene na zasebne pločice ili regije) i nisu povezane s određenom skalom. Na osnovu ovakvih baza podataka moguće je kreirati karte (u elektronskom obliku ili kao štampane kopije) za bilo koju teritoriju, bilo kojeg obima, sa potrebnim opterećenjem, sa njenim odabirom i prikazom sa potrebnim simbolima. U svakom trenutku baza podataka se može ažurirati novim podacima (na primjer, iz drugih baza podataka), a postojeći podaci se mogu prilagoditi po potrebi. U velikim organizacijama kreiranu topografsku bazu podataka mogu koristiti i drugi odjeli i odjeli, a moguće je brzo kopiranje podataka i njihovo slanje preko lokalnih i globalnih mreža.

GIS u Rusiji

Najrasprostranjeniji strani sistemi u Rusiji su: softverski proizvod ArcGIS kompanije ESRI, porodica proizvoda GeoMedia korporacije Intergraph I MapInfo Professional kompanije Pitney Bowes MapInfo.

Među domaćim razvojima, program kompanije GIS Map 2008 je postao široko rasprostranjen CJSC KB "Panorama".

Koriste se i drugi softverski proizvodi domaćeg i stranog razvoja: GIS INTEGRO, M.G.E. korporacije Intergraph(koristi MicroStation kao grafičku jezgru), IndorGIS, STAR-APIC, DoubleGIS , Mappl, Geograf GIS, 4geo itd.

Primena GIS-a u teritorijalnom i ekonomskom upravljanju

“Opseg GIS-a ograničen je samo vašom maštom”

1. Uvod

Trenutno je teško zamisliti oblast ljudske aktivnosti u kojoj se računar ne bi koristio. Računari se koriste gotovo svuda: u umjetnosti, nauci, obrazovanju, medicini, industriji, trgovini i mnogim drugim oblastima. Neka područja su zahvaćena gotovo potpunom automatizacijom, dok je u drugima ovaj proces tek na početku.
Jedna od oblasti aktivnosti u kojoj proces automatizacije tek počinje da dobija zamah je upravljanje teritorijem i farmama. Za upravljanje teritorijom, po pravilu se koristi GIS - geografski informacioni sistemi ili geografski informacioni sistemi.
U industrijalizovanim zemljama, gde se već duže vreme obraća pažnja na pitanja automatizacije, automatizacija teritorijalne administracije je manje-više uspostavljena. Što se tiče Rusije, ovaj proces je započeo samo u određenim regionima zemlje. A onda se sve mogućnosti GIS-a, po pravilu, svode na prikaz karte ili plana određene teritorije.

2. Geografski informacioni sistem, koncept i softver

2.1 Koncept GIS-a

Geografski informacioni sistem (GIS) je softversko-hardverski kompleks koji rješava probleme pohranjivanja, prikazivanja, ažuriranja i analize prostornih i atributnih informacija o teritorijalnim objektima. Jedna od glavnih funkcija GIS-a je stvaranje i korištenje digitalnih (elektronskih) karata, atlasa i drugih kartografskih djela. Osnova svakog informacionog sistema su podaci. Podaci u GIS-u se dijele na prostorne, semantičke i metapodatke.
Prostorni podaci su podaci koji opisuju lokaciju objekta u prostoru. Na primjer, koordinate uglovnih tačaka zgrade, predstavljene u lokalnom ili bilo kom drugom koordinatnom sistemu. Semantički (atributni) podaci – podaci o svojstvima objekta. Na primjer, adresa, katastarski broj, spratnost i druge karakteristike zgrade.
Metapodaci su podaci o podacima. Na primjer, informacije o tome ko, kada i koji izvorni materijal koristi, informacije o objektu su unesene u sistem.

GIS je prvobitno stvoren za proučavanje prirodnih resursa sredinom 1960-ih, a sada postoje hiljade GIS-a u industrijaliziranim zemljama koji se koriste u ekonomiji, politici, ekologiji, upravljanju i očuvanju prirodnih resursa, katastru, nauci, obrazovanju itd. Oni integriraju kartografske informacije, podatke daljinskog istraživanja i monitoringa okoliša, statistike i popise stanovništva, hidrometeorološka osmatranja, ekspedicijski materijal, rezultate bušenja itd.
Strukturno, GIS za teritorijalno upravljanje je centralizirana baza podataka prostornih objekata i alat koji pruža mogućnost pohranjivanja, analize i obrade bilo koje informacije vezane za određeni GIS objekt, što uvelike pojednostavljuje proces korištenja informacija o teritorijalnim objektima od strane zainteresiranih službi i pojedinci.
Također je vrijedno napomenuti da se GIS može (i trebao bi) integrirati sa bilo kojim drugim informacionim sistemom koji koristi podatke o teritorijalnim objektima. Na primjer, sistem za automatizaciju aktivnosti odbora za upravljanje imovinom u svom radu treba da koristi adresni plan i GIS mapu zemljišnih parcela. GIS također može pohraniti zone koje sadrže koeficijente zakupnine koji se mogu koristiti za izračunavanje zakupnine.
U slučaju kada se koristi centralizovani GIS, svi zaposleni u lokalnoj samoupravi imaju mogućnost da imaju regulisan pristup ažurnim GIS podacima, pri čemu troše mnogo manje vremena na njihovo pretraživanje, analizu i sumiranje.
GIS su dizajnirani da rješavaju naučne i primijenjene probleme inventarizacije, analize, procjene, prognoze i upravljanja životnom sredinom i teritorijalnom organizacijom društva.
Osnova GIS-a su automatizovani sistemi za kartiranje, a glavni izvori informacija su različite geo-slike.

2.2 GIS softver

Softver može biti osnovni i primijenjen. Osnovni softver je osnova za svaki problemski orijentisan GIS. Osnovni softver pruža sve osnovne funkcije koje zahtijeva GIS programer orijentiran na probleme. Ovaj softver razvija veliki broj komercijalnih i neprofitnih organizacija. Aplikacijski softver je razvijen za određenu aplikaciju i pruža rješenja za specifične uske probleme.
Osnovni GIS softver je trenutno dosta dostupan na tržištu. Ima stranih i domaćih dešavanja. Svi softveri na tržištu razlikuju se po funkcionalnosti i cijeni. Štaviše, funkcionalnost i cijena su direktno proporcionalne. Iako se relativno jednostavni problemi mogu riješiti korištenjem besplatnih Open Source GIS tehnologija.
Najfunkcionalniji i, shodno tome, najčešće korišteni proizvodi su oni iz ESRI-ja. ESRI je razvio GIS softver za rješavanje širokog spektra problema. Linija proizvoda predstavlja serverske i desktop aplikacije sa različitim nivoima funkcionalnosti. MapInfo i Itergraph su također nadaleko poznati.

3. Upotreba GIS-a u teritorijalnom i ekonomskom upravljanju

Interesovanje za implementaciju GIS-a u praksi državnog i opštinskog upravljanja u cijelom svijetu ostaje visoko već dugi niz godina. U Rusiji i zemljama ZND, projektima koji koriste GIS takođe se posvećuje dosta pažnje. I ako su ranije državni organi (ministarstva, agencije i sl.) pokazivali veliku aktivnost u realizaciji ovakvih projekata, u posljednje vrijeme ozbiljno interesovanje pokazuju i lokalne vlasti: regionalne i opštinske vlasti. To je zbog značajnih promjena u zakonodavstvu koje značajno mijenjaju ekonomsku osnovu regionalnog upravljanja. Opštinama se daju velike mogućnosti, a istovremeno im je data odgovornost za upravljanje zemljištem i nekretninama, održavanje infrastrukture, očuvanje ekološke sredine i osiguranje sigurnosti stanovništva.
Geografski informacioni sistemi se dugo koriste za rešavanje problema državnog i opštinskog upravljanja. Brojni su primjeri uspješne i ne baš uspješne implementacije GIS-a u praksi nadležnih organa. Naravno, efikasnost korišćenja GIS-a je određena mnogim faktorima, a verovatno ne samo izborom softvera određenog dobavljača. Međutim, sama sposobnost implementacije potrebnih funkcija, izgradnje punopravnog informacionog sistema, integrisanja u postojeću informacionu infrastrukturu, implementacije i pružanja tehničke podrške rešenjima, značajno zavisi od svojstava i kvaliteta GIS softvera.
GIS tehnologija pruža sredstva za prikaz i razumijevanje onoga što se nalazi na jednoj određenoj ili više lokacija, pružajući alate za modeliranje resursa, identifikaciju odnosa, procesa, zavisnosti, primjera, prijetnji i rizika. Ove mogućnosti vam omogućavaju da vidite šta se zapravo događa i gdje, izmjerite veličinu i obim događaja ili utjecaja, zajednički analizirate različite podatke, razvijete planove i na kraju pomognete da odlučite koje korake i radnje poduzeti. Sposobnost GIS-a da integriše prostorne i neprostorne podatke, zajedno sa sposobnošću analize procesa i modeliranja, omogućava da se tehnologija koristi kao zajednička platforma za integraciju poslovnih procesa u odeljenjima, aktivnostima i disciplinama širom grada ili regionalne vlade.
Efikasno upravljanje opštinama i regionima koji se dinamično razvijaju zahtevaju pouzdane i ažurne podatke o objektima i procesima na njihovoj teritoriji, kao i napredne tehnologije za prikupljanje, obradu i prezentovanje informacija. Savremeni geografski informacioni sistemi sa svojim razvijenim analitičkim mogućnostima omogućavaju vizuelni prikaz i sagledavanje informacija o konkretnim objektima, procesima i pojavama u njihovoj ukupnosti. GIS omogućava identifikaciju odnosa i prostornih odnosa, podržava kolektivnu upotrebu podataka i njihovu integraciju u jedinstveni informacioni niz.
Digitalne karte, odnosno digitalna kartografska osnova sa tematskim slojevima, koji su geoprostorna osnova GIS-a, mogu se povezati sa bazama podataka nekretnina, zemljišnih parcela organizacija, monetarne procene zemljišta, inženjerskih objekata, urbanističkih i arhitektonskih spomenika, informacija o geologiji, istoriji razvoja itd. Baza podataka takođe može organizovati skladištenje kako grafičke tako i sve tehničke, referentne i druge dokumentacije.
Savremeni GIS je uveo mogućnost trodimenzionalnog predstavljanja teritorije. 3D modeli objekata, ugrađeni u 3D pejzaž, projektovani na osnovu digitalnih kartografskih podataka i materijala daljinske detekcije, poboljšavaju kvalitet vizuelne analize teritorije i obezbeđuju informisano donošenje odluka sa većom efikasnošću.

4 Primjeri korištenja GIS-a

Ispod su primjeri mogućih GIS aplikacija. Opisan je samo mali dio mogućih rješenja.

4.1 Upotreba GIS-a u upravljanju komunikacijama

Pri korištenju različitih komunikacionih mreža neminovno se javlja problem vezan za identifikaciju vanrednih situacija i prognozu njihovog razvoja.

Trenutno se uz pomoć GIS tehnologija uspješno rješavaju sljedeći zadaci:
- utvrđivanje mjesta oštećenja glavnog kabla ili cijevi na osnovu reklamacije potrošača;
- prognoza daljeg razvoja vanredne situacije;
- rješavanje pitanja brzog otklanjanja vanrednih situacija;
- rješavanje pitanja u vezi sa organizacijom rezervnog snabdijevanja električnom, vodom ili toplotom važnih infrastrukturnih objekata;
- praćenje stanja objekata komunikacione mreže i organizovanje pravovremenih popravki ili rekonstrukcije

4.2 Upotreba GIS-a u upravljanju saobraćajem

Trenutno su nadaleko poznate usluge mapiranja za praćenje saobraćajnih gužvi. Na primjer, Yandex-Traffic.
Međutim, uz pomoć GIS Technologies moguće je i direktno kontrolisati organizaciju saobraćaja. Sistem je u mogućnosti da automatski mijenja stanje saobraćaja na određenom području na osnovu podataka o saobraćajnoj gužvi uz pomoć tehničkih sredstava. Na primjer, promijenite faze prebacivanja semafora, promijenite broj saobraćajnih traka ili organizirajte obilazak.

4.3 Upotreba GIS-a u gazdovanju šumama

GIS je našao široku upotrebu u gazdovanju šumama.

Uspješno su riješeni sljedeći zadaci:
- vodeći računa o sastavu vrsta šumskih zasada;
- raspodjela površina za različite vrste legalne sječe;
- organizacija sanacije šuma;
- praćenje zdravstvenog stanja šuma;
- procjena štete od šumskih požara.

4.4 Javni GIS

Trenutno različite vlasti nastoje osigurati transparentnost svojih aktivnosti za stanovništvo. U tu svrhu široko se koristi globalni internet. Trenutno su se počeli pojavljivati ​​resursi koji omogućavaju svima da se upoznaju s raznim informacijama o teritoriji.

Naravno, takav GIS ne objavljuje podatke čija je distribucija ograničena važećim zakonodavstvom.

4.5 Ekološki monitoring životne sredine

GIS tehnologije se široko koriste za donošenje odluka o organizaciji mjera zaštite životne sredine, kao i za ocjenu efikasnosti ovih mjera.

GIS vam omogućava da istovremeno radite s velikim količinama podataka, što omogućava procjenu stepena uticaja postojećeg ili planiranog opasnog objekta na životnu sredinu.

4.6 Urbani GIS

Sam proces izrade i sama konstruktivna izgradnja urbanističko-projektne dokumentacije očigledno svjedoči o efikasnosti upotrebe GIS tehnologija.
Prvo, budući da se izvorni podaci mnogih organizacija, uključujući i grafičke dokumente, obično prikazuju na različitim kartografskim osnovama i često u obliku dijagrama, upravo GIS tehnologije omogućavaju njihovo dovođenje u „jedan nazivnik“, tj. na jedinstvenu kartografsku osnovu.
Drugo, sekcije i kartografski materijali se kreiraju u digitalnom obliku u pojedinim oblastima, koji u suštini predstavljaju tematske kartografske i semantičke osnove geografskog informacionog sistema.
Treće, vrši se srodna analiza gore navedenih informacija i kreira se sintetička šema „Sveobuhvatna analiza urbanističkog planiranja teritorije“, gdje se može uspješno primijeniti čitav moćni arsenal GIS tehnologija.
Četvrto, na osnovu analize izrađuju se projektni prijedlozi urbanističkog uređenja teritorije (Projektni plan) i sektorski inženjerski projektni šemi, koji detaljiziraju i podržavaju projektne prijedloge Generalnog plana, gdje se čini da je i korištenje GIS tehnologija potrebno. veoma efikasan.

4.7 Upotreba GIS-a u vanrednim situacijama

GIS vam omogućava da riješite probleme procjene uzroka nastanka i predviđanja razvoja različitih vanrednih situacija:
- predviđanje posljedica curenja toksičnih materija na opasnom objektu za donošenje odluka o evakuaciji stanovništva i procjenu štete po životnu sredinu;
- prognoza razvoja šumskih požara na osnovu vremenskih prilika;
- prognoza poplavljenih područja prilikom kvarova brana i poplava;
- procjena ekonomske štete.

4.8 GIS i demografija

GIS tehnologije se široko koriste za procjenu sastava stanovništva i za donošenje odluka o razvoju različitih objekata društvene infrastrukture. Na primjer, planiranje opterećenja srednjih škola, vrtića i zdravstvenih ustanova.

Kako funkcioniše GIS?

GIS pohranjuje informacije o stvarnom svijetu kao skup tematskih slojeva koji su agregirani na osnovu geografske lokacije. Ovaj jednostavan, ali vrlo fleksibilan pristup dokazao je svoju vrijednost u rješavanju različitih problema iz stvarnog svijeta: praćenje kretanja vozila i materijala, detaljno mapiranje stvarnih uslova i planiranih aktivnosti, te modeliranje globalne atmosferske cirkulacije.

Sve geografske informacije sadrže informacije o prostornoj lokaciji, bilo da se radi o referenci na geografske ili druge koordinate, ili reference na adresu, poštanski broj, izborni ili popisni okrug, identifikator zemljišta ili šume, naziv ceste itd. Kada se takve veze koriste za automatsko određivanje lokacije ili lokacija obilježja, koristi se postupak koji se zove geokodiranje. Uz njegovu pomoć možete brzo odrediti i vidjeti na mapi gdje se nalazi predmet ili pojava koja vas zanima, kao što je kuća u kojoj živi vaš prijatelj ili se nalazi organizacija koja vam je potrebna, gdje se dogodio potres ili poplava, kojom rutom je lakše i brže doći do tačke koja vam je potrebna ili kod kuće.

Vektorski i rasterski modeli. GIS može raditi sa dvije značajno različite vrste podataka - vektorskim i rasterskim. U vektorskom modelu, informacije o tačkama, linijama i poligonima se kodiraju i pohranjuju kao skup X,Y koordinata. Lokacija tačke (točkastog objekta), na primjer bušotine, opisuje se parom koordinata (X,Y). Linearne karakteristike kao što su putevi, rijeke ili cjevovodi se pohranjuju kao skupovi X,Y koordinata. Karakteristike poligona, kao što su riječne slivove, zemljišne parcele ili uslužne oblasti, pohranjuju se kao zatvoreni skup koordinata. Vektorski model je posebno koristan za opisivanje diskretnih objekata i manje je pogodan za opisivanje svojstava koja se kontinuirano mijenjaju kao što su tipovi tla ili pristupačnost objekata. Rasterski model je optimalan za rad sa kontinuiranim svojstvima. Rasterska slika je skup vrijednosti za pojedinačne elementarne komponente (ćelije), slična je skeniranoj karti ili slici. Oba modela imaju svoje prednosti i mane. Savremeni GIS može raditi sa vektorskim i rasterskim modelima.

Problemi koje GIS rješava. GIS opće namjene obično obavlja pet aktivnosti (zadataka) podataka, između ostalog: unos, manipulacija, upravljanje, upit i analiza i vizualizacija.

Enter. Da bi se koristili u GIS-u, podaci moraju biti pretvoreni u odgovarajući digitalni format. Proces pretvaranja podataka sa papirnih karata u kompjuterske datoteke naziva se digitalizacija. U modernom GIS-u ovaj proces se može automatizirati pomoću tehnologije skenera, što je posebno važno za velike projekte, ili, za male poslove, podaci se mogu unositi pomoću digitalizatora. Mnogi podaci su već prevedeni u formate koji su direktno razumljivi GIS paketima.

Manipulacija. Često, da bi se završio određeni projekat, postojeći podaci moraju biti dodatno modifikovani kako bi se ispunili zahtjevi vašeg sistema. Na primjer, geografske informacije mogu biti u različitim razmjerima (centralne linije ulica su u skali od 1:100.000, granice popisnog trakta su u razmjeru od 1:50.000, a stambeni objekti su u skali od 1:10.000). Za zajedničku obradu i vizualizaciju, pogodnije je sve podatke prikazati u jednoj skali. GIS tehnologija pruža različite načine za manipulaciju prostornim podacima i izdvajanje podataka potrebnih za određeni zadatak.

Kontrola. U malim projektima, geografske informacije mogu biti pohranjene kao obične datoteke. Ali sa povećanjem obima informacija i povećanjem broja korisnika, efikasnije je koristiti sisteme za upravljanje bazama podataka (DBMS) za skladištenje, strukturiranje i upravljanje podacima, ili posebne računarske alate za rad sa integrisanim skupovima podataka (baze podataka ). U GIS-u je najpogodnije koristiti relacionu strukturu u kojoj se podaci pohranjuju u tabelarnom obliku. U ovom slučaju, uobičajena polja se koriste za povezivanje tabela. Ovaj jednostavan pristup je prilično fleksibilan i široko se koristi u mnogim GIS i ne-GIS aplikacijama.

Upit i analiza. Ako imate GIS i geografske podatke, moći ćete dobiti odgovore na jednostavna pitanja (Ko je vlasnik ove parcele? Na kojoj udaljenosti jedan od drugog se nalaze ovi objekti? Gdje se nalazi ova industrijska zona?) i složenija upiti koji zahtijevaju dodatnu analizu (Gdje ima mjesta za izgradnju nove kuće? Koja je glavna vrsta tla ispod šuma smrče? Kako će izgradnja nove saobraćajnice uticati na saobraćaj?). Upiti se mogu postaviti jednostavnim klikom na određeni objekt ili korištenjem naprednih analitičkih alata. Koristeći GIS, možete identificirati i postaviti obrasce za pretraživanje, te odigrati scenarije poput „šta će se dogoditi ako...“. Savremeni GIS ima mnogo moćnih alata za analizu, među kojima su dva najznačajnija: analiza blizine i analiza preklapanja. Da bi analizirao blizinu objekata u odnosu jedan prema drugom, GIS koristi proces koji se naziva baferovanje. Pomaže u odgovorima na pitanja kao što su: Koliko se kuća nalazi u krugu od 100 m od ove vodene površine? Koliko kupaca živi u krugu od 1 km od ove prodavnice? Koliki je udio nafte proizvedene iz bušotina koje se nalaze u krugu od 10 km od upravne zgrade ove proizvodne jedinice nafte i plina? Proces prekrivanja uključuje integraciju podataka koji se nalaze u različitim tematskim slojevima. U najjednostavnijem slučaju, ovo je operacija mapiranja, ali u brojnim analitičkim operacijama podaci iz različitih slojeva se fizički kombinuju. Preklapanje, ili prostorna agregacija, omogućava, na primjer, integraciju podataka o tlu, nagibu, vegetaciji i posjedu zemljišta sa stopama poreza na zemljište.

Vizualizacija. Za mnoge tipove prostornih operacija, krajnji rezultat je reprezentacija podataka u obliku karte ili grafikona. Karta je vrlo efikasan i informativan način pohranjivanja, predstavljanja i prijenosa geografskih (prostorno referenciranih) informacija. Ranije su karte kreirane da traju vekovima. GIS pruža fantastične nove alate koji proširuju i unapređuju umjetnost i nauku kartografije. Uz njegovu pomoć, vizualizacija samih karata može se lako dopuniti izvještajnim dokumentima, trodimenzionalnim slikama, grafikonima i tabelama, fotografijama i drugim sredstvima, na primjer, multimedijom.

Povezane tehnologije. GIS je usko povezan sa nizom drugih vrsta informacionih sistema. Njegova glavna razlika leži u sposobnosti manipulacije i analize prostornih podataka. Iako ne postoji jedinstvena opšteprihvaćena klasifikacija informacionih sistema, sledeći opis bi trebalo da pomogne u udaljavanju GIS-a od desktop mapiranja, CAD-a, daljinskog otkrivanja, sistema za upravljanje bazama podataka (DBMS) i tehnologije globalnog pozicioniranja (GPS).

Sistemi za mapiranje na desktopu koriste kartografsko predstavljanje da bi organizovali interakciju korisnika sa podacima. U takvim sistemima sve se zasniva na kartama, mapa je baza podataka. Većina desktop sistema za mapiranje ima ograničeno upravljanje podacima, prostornu analizu i mogućnosti prilagođavanja. Odgovarajući paketi rade na desktop računarima - PC, Macintosh i low-end UNIX radnim stanicama.

CAD sistemi su sposobni za projektovanje crteža i planova zgrada i infrastrukture. Da bi se kombinovali u jednu strukturu, koriste skup komponenti sa fiksnim parametrima. Oni se zasnivaju na malom broju pravila za kombinovanje komponenti i imaju vrlo ograničene analitičke funkcije. Neki CAD sistemi su prošireni da podrže kartografsko predstavljanje podataka, ali, po pravilu, uslužni programi koji su u njima dostupni ne omogućavaju efikasno upravljanje i analizu velikih prostornih baza podataka.

Daljinska detekcija i GPS. Daljinska detekcija je umjetnost i nauka mjerenja zemljine površine pomoću senzora kao što su razne kamere u avionu, prijemnici globalnog sistema pozicioniranja ili drugi uređaji. Ovi senzori prikupljaju podatke u obliku slika i pružaju specijalizirane mogućnosti obrade, analize i vizualizacije za rezultirajuće slike. Zbog nedostatka dovoljno moćnih alata za upravljanje podacima i analizu, odgovarajući sistemi se teško mogu klasifikovati kao pravi GIS.

Sistemi za upravljanje bazama podataka dizajnirani su za skladištenje i upravljanje svim vrstama podataka, uključujući geografske (prostorne) podatke. DBMS-ovi su optimizirani za takve zadatke, tako da mnogi GIS-ovi imaju ugrađenu DBMS podršku. Ovi sistemi nemaju alate za analizu i vizualizaciju slične GIS-u.

mapiranje geografskog informacionog sistema

GIS za nastavnike	Dio 1: Uvod u GIS
	Cilj: Razumjeti šta je GIS i za šta se koristi. Ključne riječi: GIS, računar, karte, podaci, informacioni sistemi, prostor, analiza

recenzija:

Kao što koristimo program za obradu teksta za rad sa riječima i pripremu dokumenata, možemo ga koristiti GIS aplikacija za rad sa setovima prostorne informacije na kompjuteru. GIS je skraćenica za " Geografski informacioni sistem" Svaki GIS se sastoji od sljedećih međusobno povezanih komponenti:

• Digitalni podaci– geografske informacije koje pregledavate i analizirate pomoću hardvera i softvera.
• Hardver– računari koji se koriste za skladištenje, prikaz i obradu podataka.
• Softver– kompjuterski programi koji rade na hardveru i koji vam omogućavaju rad sa digitalnim podacima. Softver koji je dio geografskog informacionog sistema naziva se GIS aplikacija.

Pomoću GIS aplikacije možete otvoriti digitalne karte na svom računaru, kreirati nove prostorne informacije i dodati ih na kartu, pripremiti karte za štampanje koje odgovaraju vašim potrebama i izvršiti prostornu analizu.

Ispod je jednostavan primjer korištenja GIS-a. Zamislite da je zdravstvena kompanija zabilježila mjesto stanovanja i datum posjete za svakog pacijenta koji se liječi:

Geografska dužina	Latitude	Bolest	datum
26.870436	-31.909519	Gripa	13/12/2008
26.868682	-31.909259	Gripa	24/12/2008
26.867707	-31.910494	Gripa	22/01/2009
26.854908	-31.920759	Ospice	11/01/2009
26.855817	-31.921929	Ospice	26/01/2009
26.852764	-31.921929	Ospice	10/02/2009
26.854778	-31.925112	Ospice	22/02/2009
26.869072	-31.911988	Gripa	02/02/2009
26.863354	-31.916406	Vodene boginje	26/02/2009

Tabela pokazuje da se slučajevi malih boginja javljaju u januaru i februaru. Lokacija doma svakog pacijenta je navedena u tabeli kao geografska širina i dužina. Koristeći ove podatke u GIS aplikaciji, možemo brzo saznati više detalja o obrascima bolesti:

Slika 1: Primjer koji prikazuje zapise pacijenata u GIS aplikaciji. Lako je uočiti da oboljeli od morbila žive blizu jedni drugih.

Više o GIS-u:

GIS je relativno nova oblast znanja, koja datira iz 1970-ih. Ranije su kompjuterizovani sistemi bili dostupni samo velikim kompanijama i univerzitetima sa skupom opremom. Danas svako ko ima lični računar ili laptop može koristiti GIS aplikacije. Vremenom su i GIS aplikacije postale lakše za korištenje – ranije su zahtijevale opsežnu obuku, sada svako može početi koristiti GIS za svakodnevne potrebe. Kao što je gore opisano, GIS je više od softvera; oni pokrivaju sve aspekte upravljanja i upotrebe digitalnih geopodataka. U ovom tutorijalu prvenstveno ćemo govoriti o GIS aplikacijama.

Šta je GIS aplikacija (softver)?

Možete vidjeti primjer kako to izgleda GIS aplikacija, iznad na slici 1. GIS aplikacije su kompjuterski programi sa grafičkim korisničkim interfejsom koji se kontroliše mišem i tastaturom. Aplikacija sadrži glavni meni na vrhu prozora (File, Editing, itd.), koji, kada se klikne mišem, prikazuje odgovarajuće komandne panele. Komande pružaju način da GIS aplikaciji kažete šta tačno želite da uradite. Na primjer, možete koristiti meni da pošaljete naredbu za dodavanje novog sloja na listu prikaza.

Slika 2: Meni aplikacije otvoren mišem prikazuje skup opcija, od kojih je svaka izvršna naredba.

Trake sa alatkama(redovi malih ikona sa komandama koje se mogu pokrenuti klikom miša) se obično nalaze direktno ispod glavnog menija i omogućavaju brz pristup najčešće korišćenim funkcijama.

Slika 3: Trake sa alatkama pružaju brz pristup često korištenim funkcijama. Obično se lebdi iznad ikone
poziva tooltip sa opisom odgovarajuće funkcije.

Uobičajena karakteristika GIS aplikacije je prikazivanje kartografski slojevi. Slojevi karte se pohranjuju kao datoteke na disku ili unutar baze podataka. Tipično, svaki sloj karte odgovara specifičnim karakteristikama stvarnog svijeta, kao što je sloj puta koji predstavlja putnu mrežu.

Kada otvorite sloj u GIS aplikaciji, on se pojavljuje u mapirati područja.

Područje karte prikazuje grafički prikaz vašeg sloja. Kada dodate više od jednog sloja na kartu, slojevi se međusobno preklapaju. Slike 4-7 prikazuju mapu sa dodanim nekoliko slojeva. Važna funkcija karte je navigacija, koja uključuje zumiranje, smanjenje i pomicanje karte.

Slika 4: Dodan sloj gradova na mapi.	Slika 5: Dodan sloj škole na mapi.
Slika 6: Željeznički sloj dodan na kartu.	Slika 7: Dodan sloj rijeka na mapi.

Za razliku od papirnih mapa, karte otvorene u GIS aplikacijama mogu se mijenjati nakon što su kreirane. Možete promijeniti oblik i boju legendi slojeva karte. Na primjer, ako uzmemo kartu sa slike 7 i promijenimo njenu legendu, ona će potpuno promijeniti svoj izgled, kao što je prikazano na slici 8. Legenda igra važnu ulogu u načinu na koji čitamo karte, a one se brzo i lako mijenjaju u GIS aplikacija.

Slika 8: Možete jednostavno promijeniti simbologiju u GIS aplikaciji – način prikaza podataka na mapi.

Još jedna uobičajena karakteristika GIS aplikacija je legenda karte. Legenda karte sadrži listu slojeva karte učitanih u GIS aplikaciju. Za razliku od legende papirne karte, legenda u GIS aplikaciji pruža mogućnost preuređenja slojeva, njihovog sakrivanja i kreiranja grupa slojeva. Povlačenjem slojeva mišem možete promijeniti redoslijed u kojem se oni iscrtavaju na elektronskoj karti. Na slikama 9 i 10, legenda karte je prikazana na lijevoj strani prozora GIS aplikacije. Promjenom redoslijeda slojeva rijeke se pojavljuju na vrhovima puteva, a ne obrnuto.

Instaliranje GIS aplikacije na Vaš računar:

Dostupne su mnoge GIS aplikacije. Neki uključuju napredne, visoko specijalizovane alate i koštaju desetine hiljada dolara po licenci. Istovremeno, postoji niz besplatnih GIS aplikacija. Izbor aplikacije zavisi od vaših finansija i od vaših ličnih preferencija. Aplikacija koja se koristi u ovom vodiču je Quantum GIS, također poznata kao QGIS. Quantum GIS je potpuno besplatan i možete ga kopirati i dijeliti s onoliko ljudi koliko želite. Ako ste ovaj priručnik primili u štampanom obliku, kopija QGIS-a treba da ga prati. U suprotnom, možete posjetiti http://qgis.org i preuzeti besplatnu kopiju.

geopodaci:

Sada znamo šta su GIS i GIS aplikacije, hajde da pričamo o tome geopodaci. Podaci su sigurni informacije. Informacije koje koristimo u GIS-u obično su georeferencirane. Prisjetite se gornjeg primjera podataka zdravstvenih preduzeća. Za pohranjivanje kartona pacijenata kreirana je tabela sljedećeg tipa:

Geografska dužina	Latitude	Bolest	datum
26.870436	-31.909519	Gripa	13/12/2008

Kolone geografske dužine i širine sadrže geografski (prostorni) podaci. Naziv i datum bolesti su neprostorni podaci. Uobičajena funkcija GIS-a je uspostavljanje veze između prvog i drugog. U suštini, GIS aplikacija može pohraniti mnoštvo informacija o svakoj lokaciji, za razliku od papirne karte, koja ima ograničene mogućnosti. Na primjer, spol i starost pacijenata se lako mogu unijeti u dotičnu tabelu. Dodavanjem sloja lokacije pacijenta u GIS aplikaciju, možete postaviti njegov prikaz na osnovu starosti ili tipa bolesti, ili drugog atributa pacijenta koji želite, dok će papirna karta prikazati samo jedan atribut. Dakle, pomoću GIS aplikacije možemo promijeniti izgled naše karte na osnovu neprostornih informacija povezanih s određenim lokacijama.

GIS sistemi rade sa brojnim vrstama podataka. Vektorski podaci pohranjuju se u memoriju računala u obliku nizova koordinatnih parova (X,Y). Vektorski podaci se koriste za predstavljanje tačaka, linija i područja (poligona). Slika 11 prikazuje različite tipove vektorskih podataka izloženih u GIS aplikaciji. O vektorskim podacima će se detaljnije raspravljati kasnije u ovom vodiču.

Slika 11: Vektorski podaci korišteni za predstavljanje tačke (grad), linije (rijeke) i poligoni (granice okruga).

Rasterski podaci pohranjeni kao mreža vrijednosti. Brojni sateliti kruže oko Zemlje, a fotografije koje prave su rasterske slike koje se mogu vidjeti u GIS aplikaciji. Jedna od glavnih vidljivih razlika između rasterskih i vektorskih podataka je ta što kada zumirate previše blizu rasterske slike, ona se sastoji od kvadrata (pogledajte slike 12 i 13). Svaki od ovih kvadrata je zasebna ćelija u mreži podataka koja čini rastersku sliku. O rasterskim podacima će se detaljnije govoriti kasnije u ovom vodiču.

Slika 12: Satelitski snimak - tipičan primjer rasterski podaci. Ova fotografija prikazuje planine.		Slika 13: Isti podaci, ali ovaj put sa više približava se. Mrežna struktura slike je vidljiva.

Šta smo naučili?

Objedinimo naučeno gradivo:

• GIS je sistem hardvera, softvera i geopodataka.
• GIS aplikacija omogućava pregled geopodataka i važan je dio GIS-a.
• GIS aplikacija obično uključuje Glavni meni, alatne trake, područje mape I legenda.
• Geografski podaci koji se koriste u GIS aplikaciji su raster I vektor.
• Geografski podaci može se kombinovati sa neprostorni podaci.

Probajte sami!

Ispod su neki primjeri praktičnih zadataka za vaše učenike:

• Opišite koncept GIS-a svojim učenicima, kao što je urađeno u ovom priručniku. Zamolite ih da navedu 3 razloga zašto je korištenje GIS-a bolje nego korištenje papirnih karata. U nastavku su primjeri odgovora:
  • GIS aplikacija vam omogućava da kreirate mnogo različitih karata na osnovu istih podataka;
  • GIS je odličan alat za vizualizaciju koji vam omogućava da svoju kartu pogledate u različitim razmjerima;
  • Papirne karte zahtijevaju puno posla za kreiranje, a čak i njihovo pregledavanje traje dugo. GIS može pohraniti vrlo velike količine podataka i čini proces pronalaženja željenih lokacija jednostavnim i brzim.

• Razmotrite kako se koriste rasterski podaci sa satelita. Na primjer:
  • Tokom prirodnih katastrofa, rasterski podaci mogu pokazati pogođena područja. Na primjer, nedavna satelitska slika snimljena tokom poplave pomaže u lociranju ljudi čiji su domovi bili potopljeni.
  • Ponekad ljudi nanose štetu okolini, kao što je skladištenje opasnih hemikalija koje ubijaju biljke i životinje. Pomoću satelitskih podataka možemo pratiti takve probleme.
  • Gradski planeri koriste rasterske podatke sa satelita kako bi pomogli u identifikaciji novih razvoja i pomogli u planiranju infrastrukture.

Ako nemate računar:

Mnoge teme obrađene u ovom priručniku mogu se vizualizirati pomoću uređaja za projekciju i folija jer... oni prikazuju sličan sloj slojeva informacija. Međutim, pravilno razumijevanje GIS-a uvijek se postiže bolje korištenjem računara.

Informatizacija je zahvatila sve aspekte današnjeg društva i teško je, možda, imenovati bilo koju sferu ljudskog djelovanja - od školstva do visoke javne politike - gdje se ne osjeća njen snažan uticaj.

Računarska nauka "diše za vrat" svim naukama o Zemlji, sustiže ih i nosi ih, transformišu ih, a ponekad i potpuno porobe u potrazi za beskrajnim kompjuterskim savršenstvom. Naučnici danas više ne mogu zamisliti svoj rad bez kompjutera i digitalnih baza podataka. U geonaukama, informacijska tehnologija je dovela do geoinformatike i geografski informacioni sistemi (GIS), a riječ “geografski” u ovom slučaju znači “prostornost” i “teritorijalnost”, kao i složenost geografskih pristupa.

GIS je hardversko-softverski i istovremeno čovek-mašina kompleks koji obezbeđuje prikupljanje, obradu, prikaz i distribuciju podataka. Geografski informacioni sistemi se razlikuju od ostalih informacionih sistema po tome što su svi njihovi podaci nužno prostorno koordinirani, odnosno vezani za teritoriju, za geografski prostor. GIS se koristi za rješavanje svih vrsta naučnih i praktičnih problema. GIS pomaže analizirati i modelirati bilo koju geografsku situaciju, praviti prognoze i upravljati procesima koji se dešavaju u okruženju. GIS se koristi za proučavanje svih onih prirodnih, društvenih i prirodno-društvenih objekata i pojava koje proučavaju nauke o Zemlji i srodne društveno-ekonomske nauke, kao i kartografija i daljinska detekcija. Istovremeno, GIS je kompleks hardverskih uređaja i softverskih proizvoda (GIS školjke), a najvažniji element ovog kompleksa su automatski sistemi za kartiranje.

Struktura GIS-a se obično predstavlja kao sistem informacionih slojeva. Uobičajeno, ovi slojevi se mogu smatrati u obliku „torte slojeva“ ili nečeg drugog, na čijoj se polici nalazi mapa ili digitalna informacija o određenoj temi.

U procesu analize, ovi slojevi se „skidaju sa polica“, ispituju odvojeno ili kombinuju u različitim kombinacijama, analiziraju i međusobno upoređuju. Za datu tačku ili područje možete dobiti podatke za sve slojeve odjednom, ali glavna stvar je da postaje moguće dobiti izvedene slojeve. Jedno od najvažnijih svojstava GIS-a je upravo to što su na osnovu postojećih informacija u stanju da generišu nove izvedene informacije.

Resource GIS je jedan od najčešćih tipova GIS-a u geonaukama. Namijenjeni su za popis, procjenu, zaštitu i racionalno korištenje resursa, za predviđanje rezultata njihovog rada. Najčešće se za njihovo formiranje koriste postojeće tematske karte koje se digitaliziraju i unose u baze podataka u obliku zasebnih slojeva informacija. Osim kartografskih materijala, GIS uključuje podatke iz dugoročnih posmatranja, statističke informacije itd. Primjer je „GIS -“, kreiran od strane zemalja crnomorskog sliva. Ovaj bazen, sa svojim raznolikim morskim svijetom, bogatim ribljim resursima, toplim pješčanim plažama i jedinstveno lijepim obalnim pejzažima koji privlače turiste, doživio je katastrofalnu degradaciju životne sredine posljednjih desetljeća. To naglo smanjuje riblje resurse, smanjuje rekreacijski potencijal i dovodi do degradacije vrijednih obalnih močvara. Kako bi centralizirale usvajanje hitnih mjera za spas Crnog mora, zemlje regiona su razvile „Program za spas Crnog mora“. Važan dio ovog programa bilo je stvaranje resursnog i ekološkog “GIS-a – Crno more”. Ovaj GIS obavlja dvije funkcije – modeliranje i informisanje o cjelini i pojedinačnim komponentama svog okruženja. Informacije su neophodne za sprovođenje naučnih istraživanja u akvatoriju i susjednom dijelu sliva Crnog mora i za donošenje odluka o zaštiti i zaštiti ovog jedinstvenog vodnog područja. "GIS - Crno more" sadrži oko 2000 karata. Predstavljeni su u sedam tematskih blokova: geografija, biologija, meteorologija, fizička okeanografija, hemijska okeanografija, biologija i riblji resursi.

Geoinformaciono mapiranje

Interakcija geoinformatike i kartografije postala je osnova za formiranje novog pravca – geoinformacije, odnosno automatizovanog modeliranja i mapiranja objekata i pojava zasnovanih na GIS-u.

Sa uvođenjem GIS-a, tradicionalna kartografija je doživjela radikalnu reviziju. Može se porediti samo sa promenama koje su pratile prelazak sa rukopisnih karata na štampanu štampu. U svojim najluđim snovima, kartografi prošlih epoha nisu mogli predvidjeti da će umjesto graviranja na litografskom kamenu biti moguće nacrtati kartu pomicanjem kursora po ekranu kompjutera. A ovih dana, geografsko informacijsko mapiranje gotovo je u potpunosti zamijenilo tradicionalne metode sastavljanja i objavljivanja karata.

Softversko vođeno mapiranje tjera nas da iznova pogledamo mnoge tradicionalne probleme. Izbor matematičke osnove i rasporeda karata iz temelja se promijenio; kompjuterske karte se mogu brzo prebacivati ​​iz jedne projekcije u drugu, slobodno skalirati, mijenjati "rezanje" listova, uvoditi nova vizualna sredstva (na primjer, treptanje ili pomicanje znakova na karte), koriste matematičke filtere za generalizaciju i funkcije uglačavanja, itd. Ranije radno intenzivne operacije izračunavanja dužina i površina, transformacije karata ili njihovog kombinovanja postale su rutinske procedure. Pojavila se elektronska kartometrija. Kreiranje i korištenje karata postalo je jedinstven proces; tokom kompjuterske obrade slike se neprestano transformišu, prelazeći iz jednog oblika u drugi.

GIS tehnologije su pokrenule još jedan novi pravac - operativno mapiranje, odnosno kreiranje i korištenje karata u realnom ili skoro realnom vremenu. Postoji mogućnost brzog, odnosno pravovremenog informiranja korisnika i utjecaja na tok procesa. Drugim riječima, sa mapiranjem u realnom vremenu, dolazne informacije se odmah obrađuju i izrađuju se karte za procjenu, praćenje, upravljanje i kontrolu procesa i pojava koje se mijenjaju istim tempom.

Operativne kompjuterske karte upozoravaju (signaliziraju) na nepovoljne ili opasne procese, omogućavaju praćenje njihovog razvoja, davanje preporuka i predviđanje razvoja situacija, odabir opcija za stabilizaciju ili promjenu toka procesa. Takve situacije nastaju, na primjer, kada se pojave u tajgi, kada je potrebno brzo pratiti njihovo širenje i brzo poduzeti mjere za gašenje požara. U periodu topljenja snijega i katastrofalnih pljuskova potrebno je pratiti izlivanje rijeka i poplave, au vanrednim situacijama i promjene ekološkog stanja teritorije. Tokom likvidacije nesreće u Černobilju, kartografi danonoćno nisu ostavljali svoje kompjutere, sastavljajući operativne karte kretanja oblaka radioaktivne kontaminacije po teritorijama u blizini izvora katastrofe. Oni također prate razvoj političkih događaja i vojnih operacija na žarištima planete. Početni podaci za operativno mapiranje su zračni i svemirski snimci, direktna osmatranja i mjerenja, statistički materijali, rezultati anketa, popisa, referenduma itd. Kartografske animacije pružaju ogromne mogućnosti, a ponekad i neočekivane efekte. Moduli programa za animaciju mogu pomicati mape ili trodimenzionalne dijagrame po ekranu, mijenjati brzinu prikaza, pomicati pojedinačne znakove, učiniti da trepere i vibriraju, mijenjaju boju i osvjetljenje mape, „istaknu“ ili „zasjene“ određena područja slike itd. Na primjer, na karti se mijenja boja područja izloženih opasnosti: „sigurna“ plavičasta boja glečera postepeno prelazi u ružičastu, a zatim u jarko crvenu, grimizno, što znači: opasna , moguće su lavine! Efekti koji su potpuno neuobičajeni za kartografiju stvaraju panorame, promjene perspektive, razmjera dijelova slike (možete podijeliti „otapa“ i ukloniti objekte), iluziju kretanja po karti (izvršite „oblet“ teritorije ), uključujući različite brzine. U dogledno vrijeme, izgledi za razvoj kartografije u geoznanostima vezani su, prije svega, i gotovo u potpunosti sa geoinformacijskim kartiranjem, kada nema potrebe za pripremanjem štampanih kopija karata: na zahtjev će uvijek biti moguće dobiti sliku objekta ili fenomena koji se proučava u realnom vremenu na ekranu računara. Neki kartografi smatraju da uvođenje elektronske tehnologije "znači kraj tri stotine godina kartografskog crtanja i izdavanja štampanih kartografskih proizvoda". Umjesto karata i atlasa, korisnik će moći zatražiti i odmah dobiti sve potrebne podatke u mašinski čitljivom ili vizualizovanom obliku. Čak se i sam koncept „atlasa“ predlaže da se preispita.