GIS (DublGIS Barnaul)

Este destul de dificil să oferim o scurtă definiție clară a acestui fenomen. Sistemul de informații geografice (GIS)- aceasta este o oportunitate pentru o nouă privire asupra lumii din jurul nostru. Dacă renunțăm la generalizări și imagini, atunci GIS este o tehnologie computerizată modernă pentru cartografierea și analizarea obiectelor din lumea reală, precum și a evenimentelor care au loc pe planeta noastră. Această tehnologie combină operațiunile tradiționale ale bazelor de date, cum ar fi interogarea și analiza statistică, cu beneficiile complete de vizualizare și analiză geografică (spațială) ale unei hărți. Aceste capabilități disting GIS de alte sisteme informaționale și oferă oportunități unice pentru aplicarea acestuia într-o gamă largă de sarcini legate de analiza și prognozarea fenomenelor și evenimentelor din lumea înconjurătoare, cu înțelegerea și evidențierea principalelor factori și cauze, precum și a acestora. consecințele posibile, cu planificarea deciziilor strategice și consecințele actuale ale acțiunilor întreprinse. Cartografierea și analiza geografică nu este nimic cu totul nou. Cu toate acestea, tehnologia GIS oferă o abordare nouă, mai modernă, mai eficientă, convenabilă și rapidă pentru analizarea problemelor și rezolvarea problemelor cu care se confruntă umanitatea în general, și o anumită organizație sau grup de oameni în special. Automatizează procedura de analiză și prognoză. Înainte de utilizarea GIS, doar câțiva aveau arta de a generaliza și analiza complet informațiile geografice pentru a lua decizii optime în cunoștință de cauză, bazate pe abordări și instrumente moderne. GIS este acum o industrie de mai multe milioane de dolari care implică sute de mii de oameni din întreaga lume. GIS este studiat în școli, colegii și universități. Această tehnologie este utilizată în aproape toate sferele activității umane - fie că este vorba de analiza unor probleme globale precum suprapopularea, poluarea teritoriului, reducerea terenurilor forestiere, dezastrele naturale sau rezolvarea unor probleme particulare, cum ar fi găsirea celei mai bune rute între puncte. , alegerea locației optime pentru un nou birou, căutarea acasă la adresa sa, așezarea unei conducte la sol, diverse sarcini municipale. În ceea ce privește acoperirea teritorială, există GIS global (GIS global), GIS subcontinental, GIS național, având adesea statutul de GIS de stat, GIS regional (GIS regional), GIS subregional și GIS local, sau local (GIS local).

GIS diferă în domeniul modelării informațiilor, de exemplu, GIS urban sau GIS municipal, MGIS (GIS urban), GIS de mediu (GIS de mediu), etc.; printre acestea, o denumire specială, ca fiind deosebit de răspândită, a fost dată sistemelor informaționale terestre. Orientarea problematică a GIS este determinată de sarcinile rezolvate în acesta (științifice și aplicate), printre care inventarierea resurselor (inclusiv cadastrul), analiză, evaluare, monitorizare, management și planificare, suport decizional. Integrated GIS, IGIS (integrated GIS, IGIS) combină funcționalitatea GIS și a sistemelor digitale de procesare a imaginilor (date de teledetecție) într-un singur mediu integrat.

Multiscale GIS (multiscale GIS) se bazează pe reprezentarea multiplă sau multiscale a obiectelor spațiale, oferind reproducere grafică sau cartografică a datelor la oricare dintre nivelurile selectate ale unei serii la scară bazată pe un singur set de date cu cea mai mare rezoluție spațială... GIS spațio-temporal (GIS spațio-temporal) operează pe date spațio-temporale. Implementarea proiectelor de informare geografică (proiect GIS), crearea GIS în sensul larg al cuvântului, include următoarele etape: studiul de fezabilitate, inclusiv studiul cerințelor utilizatorului (cerințele utilizatorului) și funcționalitatea software-ului GIS utilizat, studiu de fezabilitate, evaluarea raportului Costuri/beneficii; Proiectarea GIS, inclusiv etapa de proiect pilot, dezvoltarea GIS; testarea acestuia pe un mic fragment teritorial, sau zonă de testare, prototipare sau crearea unui prototip sau prototip; implementare GIS; operare si utilizare. Aspectele științifice, tehnice, tehnologice și aplicative ale proiectării, creării și utilizării GIS sunt studiate de geoinformatică.

Istoria GIS

Perioada inițială (sfârșitul anilor 1950 - începutul anilor 1970)

Cercetare de posibilități fundamentale, zone de frontieră ale cunoașterii și tehnologiilor, dezvoltarea experienței empirice, primele proiecte mari și lucrări teoretice.

• Apariția computerelor electronice (ECM) în anii 50.
• Apariția digitizatoarelor, plotterelor, afișajelor grafice și a altor periferice în anii 60.
• Crearea de algoritmi software și proceduri pentru afișarea grafică a informațiilor pe afișaje și utilizarea plotterelor.
• Crearea de metode formale de analiză spațială.
• Crearea de instrumente software pentru managementul bazelor de date.

Perioada inițiativelor guvernamentale (începutul anilor 1970 - începutul anilor 1980)

Sprijinul guvernului pentru GIS a stimulat dezvoltarea lucrărilor experimentale în domeniul GIS bazate pe utilizarea bazelor de date ale rețelelor stradale:

• Sisteme automate de navigație.
• Sisteme de colectare a deșeurilor și a gunoiului.
• Circulația vehiculelor în situații de urgență etc.

Perioada de dezvoltare comercială (începutul anilor 1980 - prezent)

Piața largă pentru diverse instrumente software, dezvoltarea GIS desktop, extinderea domeniului lor de aplicare prin integrarea cu baze de date non-spațiale, apariția aplicațiilor de rețea, apariția unui număr semnificativ de utilizatori neprofesioniști, sisteme care suportă seturi de date individuale pe computere separate deschid calea sistemelor care acceptă geodatabase corporative și distribuite.

Perioada utilizator (sfârșitul anilor 1980 - prezent)

Concurența sporită între producătorii comerciali de servicii de tehnologie a informației geografice oferă avantaje utilizatorilor GIS, disponibilitatea și „deschiderea” instrumentelor software face posibilă utilizarea și chiar modificarea programelor, apariția unor „cluburi” de utilizatori, teleconferințe, separate geografic, dar conectate. printr-un singur subiect de grupuri de utilizatori, o nevoie crescută de geodate, începutul formării infrastructurii globale de geoinformație.

Cum funcționează GIS

GIS stochează informații despre lumea reală ca o colecție de straturi tematice care sunt grupate în funcție de locația geografică. Această abordare simplă, dar extrem de flexibilă și-a dovedit valoarea într-o varietate de sarcini din lumea reală: urmărirea mișcării vehiculelor și materialelor, afișarea detaliată a situațiilor din viața reală și a activităților planificate și modelarea circulației atmosferice globale. Orice informație geografică conține informații despre poziția spațială, fie că este o referire la coordonate geografice sau de altă natură, sau legături către o adresă, un cod poștal, o circumscripție sau un district de recensământ, identificatorul unui teren sau al unei zone forestiere, numele unui drum etc. Atunci când utilizați astfel de legături, o procedură numită geocodare este utilizată pentru a determina automat locația sau locațiile unui obiect(e). Cu ajutorul acestuia, puteți determina și vedea rapid pe hartă unde se află obiectul sau fenomenul de interes, cum ar fi casa în care locuiește cunoscutul dvs. sau se află organizația de care aveți nevoie, unde a avut loc un cutremur sau inundație, care rută este mai ușor și mai rapid pentru a ajunge la punctul de care aveți nevoie sau acasă.

Modele vectoriale și raster

GIS poate funcționa cu două tipuri semnificativ diferite de date - vector și raster. Într-un model vectorial, informațiile despre puncte, linii și poligoane sunt codificate și stocate ca un set de coordonate X, Y. Locația unui punct (obiect punct), cum ar fi un foraj, este descrisă de o pereche de coordonate (X, Y). Caracteristicile liniare precum drumurile, râurile sau conductele sunt salvate ca seturi de coordonate X, Y. Caracteristicile poligonului, cum ar fi bazinele hidrografice, parcelele de teren sau zonele de servicii sunt stocate ca un set închis de coordonate. Modelul vectorial este util în special pentru descrierea obiectelor discrete și este mai puțin potrivit pentru descrierea proprietăților în continuă schimbare, cum ar fi tipurile de sol sau disponibilitatea obiectelor. Modelul raster este optim pentru lucrul cu proprietăți continue. O imagine raster este un set de valori pentru componentele elementare individuale (celule), este similară cu o hartă sau o imagine scanată. Ambele modele au propriile avantaje și dezavantaje. GIS modern poate funcționa atât cu modele vectoriale, cât și cu modele raster.

Straturi GIS

Toate informațiile cartografice dintr-un GIS sunt organizate în straturi. Straturile sunt primul nivel de abstractizare în GIS. Lucrând cu GIS, suntem obligați să împărțim datele existente în straturi. Fiecare strat conține obiecte de un anumit tip, unite prin caracteristici comune. Lucrând în GIS, putem conecta și deconecta straturi de interes pentru noi sau putem schimba ordinea de afișare a acestora. Straturile sunt de următoarele tipuri:

Punct

Straturile punctuale conțin obiecte care pot fi extrase până la un punct, cum ar fi o fântână sau un oraș. De dragul clarității înțelegerii, chiar și un oraș poate fi reprezentat ca punct.

Liniar

Aceste obiecte pot fi abstractizate în polilinii sau linii netede, cum ar fi râuri, drumuri sau conducte.

Poligonală sau areală

Obiectele de acest tip sunt prezentate ca fiind într-un anumit poligon, de exemplu, zone de licență.

Obiectele areale pot consta din mai multe contururi. Acest lucru este necesar dacă doriți să reprezentați un poligon cu o gaură în interior. Figura prezintă un exemplu de poligon obișnuit și un poligon format din două contururi.

Ultimul punct al poligonului trebuie să coincidă întotdeauna cu primul punct. Fie că este corect sau nu, așa este în sistemele de informații geografice. Astfel, un poligon nu poate avea mai puțin de patru puncte. Dacă poligonul are zonă zero, adică degenerează, atunci trebuie șters. De asemenea, poligonul nu trebuie să aibă auto-intersecții. Astfel de deficiențe pot duce ulterior la erori grave de calcul și, prin urmare, ar trebui evitate.

Imagini

Grafice bitmap legate de coordonate geografice, cum ar fi imagini din satelit sau hărți scanate.

Modele cu plasă

Acestea sunt hărți de structură și hărți de parametri. Inițial, aceste modele s-au bazat pe o grilă dreptunghiulară cu o valoare Z (parametru) specificată în punctele grilei.

Acum, structura unor astfel de modele este adesea mai complexă, dar în mod tradițional ele continuă să fie numite grile sau grile. Grilele moderne pot conține rupturi, zone de rafinare sau bazate pe spline. Semnificația modelelor de grilă rămâne aceeași: reprezentarea continuă a unui parametru pe o anumită zonă.

O plasă spline diferă de o plasă obișnuită prin faptul că suprafața sa este perfect netedă, ceea ce este mai natural pentru majoritatea modelelor. Ochiurile de falie conțin segmente suplimentare pentru a simula o fractură uniformă. Într-un model de grilă convențional, decalajul este treptat. Modelele de grilă sunt numite și hărți de contur.

Tipuri speciale de straturi

Aceste cinci tipuri de straturi sunt standard pentru orice GIS profesional, dar pe lângă ele pot exista și alte tipuri speciale de date, datorită domeniului de aplicare al acestui sistem. De exemplu, acestea pot fi erori (pentru modelarea rețelelor cu defecțiuni), hărți raster (pentru reprezentarea imaginilor raster foarte mari), modele 3D (pentru modele de rezervor 3D).

Tabele de date GIS

Punctele liniilor și poligoanele au tabele de date cu atribute pentru caracteristicile lor.

Fiecare obiect de pe hartă are un rând corespunzător în tabelul de date. Folosind tabelul de date, puteți găsi și sorta obiecte, le puteți selecta pe hartă după atribute sau puteți vizualiza atributele obiectelor selectate. Tabelul de atribute vă permite să căutați obiecte, să le sortați, să selectați în funcție de condiții, să grupați, să creați filtre, să efectuați calcule. Un tabel de atribute transformă un GIS într-o bază de date în care puteți efectua analiza sau gestionarea datelor cu instrumente GIS avansate. Fără tabele de atribute, sistemele de informații geografice nu ar avea sens, iar hărțile din ele nu ar fi hărți, ci pur și simplu desene, ca desenele în CorelDraw sau Paint.

Punctele din linii și poligoane au, de asemenea, propriile lor tabele de atribute. Deci, de exemplu, profilele seismice pot fi încărcate împreună cu datele de pe orizonturile selectate și utilizate pentru a construi hărți în contururi. Tabelul de date acceptă conceptul de obiecte selectate, astfel de rânduri din tabel sunt marcate cu o culoare diferită. Obiectele selectate sunt, de asemenea, afișate într-un mod ușor diferit pe hartă. Selectarea obiectelor este foarte des folosită în analiza datelor. Puteți selecta obiecte atât în ​​tabel, cât și pe hartă, precum și în funcție de condițiile specificate.

Formarea straturilor

Un subiect foarte important este formarea corectă a structurii stratului. Utilitatea oricărei baze de date, inclusiv GIS, depinde în mare măsură de structura corectă a datelor. Puteți chiar formula următoarele: utilitatea bazei de date este direct proporțională cu organizarea și ordinea corectă a acesteia în date. Dacă datele din baza de date conțin un număr mare de erori sau sunt organizate incorect, atunci acest lucru poate anula toate avantajele bazei de date ca atare. Din acest motiv, capacitatea de a structura corect informațiile este importantă. De exemplu, dacă încărcați date seismice, atunci ar fi corect să combinați toate echipajele seismice într-un singur strat și să nu creați mai multe straturi prin gruparea lor pe regiuni sau zone. Mai bine să respectați această regulă: un tip de date - un tabel (sau un strat). Pe de altă parte, obiectele diferite sunt cel mai bine plasate în straturi diferite, chiar dacă sunt unite printr-o temă comună. Astfel, este mai bine să împărțiți drumurile și căile ferate în două straturi și apoi să le plasați în grupul „Rute de trafic”.

Coordonatele

Toată lumea știe că pământul este rotund, iar harta este plată, iar suprafața mingii nu poate fi transformată într-un plan fără deformații. Din acest motiv, proiecțiile sunt folosite în cartografie. Secțiunile sunt regulile și formulele pentru transformarea unei coordonate în alta. O transformare folosită în mod obișnuit este de la coordonatele sferice (geografice) la coordonatele dreptunghiulare (coordonatele hărții). Proiecțiile sunt fie de suprafață egală, fie conformă, adică păstrează zona obiectelor sau colțurilor. Uneori, proiecția le poate distorsiona pe ambele, minimizând distorsiunea în general. Pentru țara noastră, transformarea standard a sistemului este sistemul de coordonate „anul 42”. Sistemul „Anul 42” împarte teritoriul globului în 60 de zone, câte 6 grade fiecare. Regiunea Tyumen, de exemplu, este situată în zonele 12, 13 și 14. Anul 42 este o proiecție cu suprafață egală. GIS este conceput astfel încât să poată stoca date într-un sistem de coordonate și să le afișeze în altul. Prin urmare, este necesar să nu vă confundați cu sistemul de coordonate în care sunt stocate datele și în care sunt afișate pe hartă. Pentru a reduce confuzia cu proiecțiile, Isoline acceptă doar două variante ale datelor originale:

• Coordonate dreptunghiulare (orice coordonate arbitrare la care nu se aplică nicio transformare).
• Coordonatele geografice (grade, minute, secunde, care, atunci când sunt afișate pe hartă, sunt recalculate în orice proiecție).

Iată opțiuni pentru afișarea aceluiași diagramă în diferite sisteme de coordonate și proiecții.

Proiecția este „policonică”. Coordonatele reale sunt grade, coordonatele afișate sunt grade.

Proiectia nu este instalata. Coordonatele reale sunt „policonice”, coordonatele afișate sunt dreptunghiulare.

Proiectia nu este instalata. Coordonatele reale sunt grade, coordonatele afișate sunt dreptunghiulare.

Proiecția este „policonică”. Coordonatele reale sunt „policonice”, coordonatele afișate sunt dreptunghiulare.

După cum puteți vedea din cifre, cele două de sus sunt destul de satisfăcătoare pentru noi, dar al treilea și al patrulea nu sunt. A treia imagine este de fapt destul de corectă, dar proiecția nu este specificată și, prin urmare, vedem imaginea „ca atare”, în grade. În figura a patra, am încercat să afișăm un poligon, ale cărui date nu sunt grade, într-o proiecție „policonică”, iar sistemul nu ne-a înțeles. Din aceasta, putem trage următoarea concluzie: este imposibil să setați proiecția pentru coordonatele dreptunghiulare, deoarece în acest caz formulele de transformare le sunt aplicate a doua oară, iar imaginea este incorectă.

De asemenea, este necesar să se țină cont de faptul că o linie dreaptă trasată într-un sistem de coordonate nu este o linie dreaptă într-un alt sistem, iar zonele obiectelor pot diferi, chiar dacă proiecțiile sunt egale.

Coordonate dreptunghiulare

„policonic”, fără corecție de afișare.

Sistemul de coordonate Mollweide.

policonic”, cu corectie de afișare.

Prin urmare, dacă aveți nevoie de lungimi precise de linii, zone precise și afișare precisă, atunci trebuie să utilizați instrumentele speciale ale sistemului.

Sarcinile pe care le rezolvă GIS

GIS de uz general, printre altele, realizează de obicei cinci proceduri (sarcini) cu date: introducere, manipulare, control, interogare și analiză, vizualizare.

Intrare

Pentru utilizare în GIS, datele trebuie convertite într-un format digital adecvat. Procesul de conversie a datelor din hărțile de hârtie în fișiere de calculator se numește digitizare. În GIS modern, acest proces poate fi automatizat folosind tehnologia scanerului, care este deosebit de importantă atunci când se desfășoară proiecte mari sau, cu o cantitate mică de muncă, datele pot fi introduse folosind un digitizer. Multe date au fost deja traduse în formate care sunt percepute direct de pachetele GIS.

Manipulare

Adesea, pentru a finaliza un anumit proiect, datele existente trebuie modificate suplimentar în conformitate cu cerințele sistemului dumneavoastră. De exemplu, informațiile geografice pot fi la diferite scări (liniile centrale ale străzilor sunt la o scară de 1: 100.000, limitele districtului de recensământ sunt la o scară de 1: 50.000, iar proprietățile rezidențiale sunt la o scară de 1: 10.000). Pentru procesarea și vizualizarea în comun, este mai convenabil să prezentați toate datele pe o singură scară. Tehnologia GIS oferă diferite moduri de a manipula datele spațiale și de a evidenția datele necesare pentru o anumită sarcină.

Control

În proiectele mici, informațiile geografice pot fi stocate ca fișiere obișnuite. Dar odată cu creșterea cantității de informații și creșterea numărului de utilizatori pentru stocarea, structurarea și gestionarea datelor, este mai eficient să se utilizeze sisteme de management al bazelor de date (DBMS), apoi instrumente informatice speciale pentru lucrul cu seturi integrate de date (baze de date). ). În GIS, cel mai convenabil este să folosiți o structură relațională în care datele sunt stocate în formă tabelară. În acest caz, câmpurile comune sunt folosite pentru a lega tabele. Această abordare simplă este suficient de flexibilă și este utilizată pe scară largă în multe aplicații GIS și non-GIS.

Interogare și analiză

Dacă aveți GIS și informații geografice, veți putea obține răspunsuri la întrebări simple (Cine este proprietarul acestui teren? La ce distanță se află aceste obiecte unul față de celălalt? Unde se află această zonă industrială?) Și întrebări mai complexe care necesită analize suplimentare (Unde sunt locuri pentru construirea unei case noi? Care este principalul tip de sol sub pădurile de molid? Cum va afecta construirea unui drum nou traficul?). Interogările pot fi setate atât printr-un simplu clic pe un anumit obiect, cât și cu ajutorul instrumentelor analitice avansate. Cu ajutorul GIS, se poate identifica și seta modele de căutare, reda scenarii precum „ce se va întâmpla dacă...”. GIS modern are multe instrumente de analiză puternice, dintre care două sunt cele mai semnificative: analiza de proximitate și analiza de suprapunere. Pentru a analiza proximitatea obiectelor unul față de celălalt, GIS utilizează un proces numit buffering. Ajută să răspundă la întrebări precum: Câte case sunt la 100 de metri de acest corp de apă? Câți clienți locuiesc pe o rază de 1 km de acest magazin? Care este ponderea petrolului produs din sondele situate la 10 km de clădirea de conducere a acestui departament de producție de petrol și gaze? Procesul de suprapunere implică integrarea datelor situate în diferite straturi tematice. În cel mai simplu caz, aceasta este o operație de afișare, dar într-un număr de operațiuni analitice, datele din diferite straturi sunt combinate fizic. Suprapunerea sau agregarea spațială vă permite, de exemplu, să integrați datele privind solul, panta, vegetația și proprietatea cu cotele impozitului pe teren.

Vizualizarea

Pentru multe tipuri de operații spațiale, rezultatul final este prezentarea datelor sub forma unei hărți sau a unui grafic. O hartă este o modalitate foarte eficientă și informativă de stocare, prezentare și comunicare a informațiilor geografice (georeferențiate). Anterior, hărțile au fost create de secole. GIS oferă noi instrumente uimitoare care extind și dezvoltă arta și fundamentele științifice ale cartografiei. Cu ajutorul acestuia, vizualizarea hărților în sine poate fi completată cu ușurință cu documente de raportare, imagini tridimensionale, grafice și tabele, fotografii și alte mijloace, de exemplu, multimedia.

tehnologii GIS

GIS este strâns legat de o serie de alte tipuri de sisteme informaționale. Principala sa diferență constă în capacitatea de a manipula și analiza datele spațiale. Deși nu există o clasificare universal acceptată a sistemelor informaționale, descrierea de mai jos ar trebui să contribuie la distanțarea GIS de sistemele de cartografiere desktop, sistemele CAD, teledetecția, sistemele de gestionare a bazelor de date (DBMS sau DBMS) și tehnologia poziționării globale (GPS).

Sisteme de cartografiere desktop utilizați reprezentarea cartografică pentru a organiza interacțiunea utilizatorului cu datele. În astfel de sisteme, totul se bazează pe hărți, harta este o bază de date. Majoritatea sistemelor de cartografiere desktop au capacități limitate de gestionare a datelor, analiză spațială și personalizare. Pachetele corespunzătoare funcționează pe computere desktop - PC-uri, Macintosh și stații de lucru UNIX de vârf.

sisteme CAD

sisteme CAD capabil să proiecteze desene și planuri de clădiri și infrastructură. Pentru a se combina într-o singură structură, ei folosesc un set de componente cu parametri fix. Ele se bazează pe un număr mic de reguli pentru combinarea componentelor și au funcții analitice foarte limitate. Unele sisteme CAD au fost extinse pentru a susține prezentarea datelor cartografice, dar, de regulă, utilitățile disponibile în ele nu vă permit să gestionați și să analizați eficient bazele de date spațiale mari.

Teledetecție și GPS

Tehnicile de teledetecție sunt o tendință artistică și științifică de a efectua măsurători ale suprafeței pământului folosind senzori precum diverse camere de la bordul aeronavelor, receptoare ale sistemului de poziționare globală sau alte dispozitive. Acești senzori colectează date sub formă de imagini și oferă capabilități specializate pentru procesarea, analizarea și vizualizarea imaginilor capturate. Din cauza lipsei de instrumente de gestionare și analiză a datelor suficient de puternice, sistemele corespunzătoare pot fi cu greu atribuite unui GIS real.

Sisteme de management al bazelor de date sunt concepute pentru a stoca și gestiona toate tipurile de date, inclusiv date geografice (spațiale). SGBD-urile sunt optimizate pentru astfel de sarcini, așa că multe GIS au suport încorporat pentru SGBD. Aceste sisteme nu au instrumente de analiză și vizualizare asemănătoare GIS.

Ce poate face GIS pentru tine

Faceți interogări spațiale și analizați

Capacitatea GIS de a căuta baze de date și de a efectua interogări spațiale a economisit multe companii de milioane de dolari. GIS ajută la reducerea timpului necesar pentru a obține răspunsuri la întrebările clienților; identificarea zonelor potrivite pentru activitățile solicitate; identificarea relațiilor dintre diferiți parametri (de exemplu, sol, climă și recolte); identificarea locurilor de rețele electrice. Agenții imobiliari folosesc GIS pentru a găsi, de exemplu, toate casele dintr-o anumită zonă care au acoperișuri din ardezie, trei camere și bucătării de 10 metri și apoi oferă o descriere mai detaliată a acelor clădiri. Solicitarea poate fi rafinată prin introducerea unor parametri suplimentari, de exemplu, parametrii de cost. Puteți obține o listă cu toate casele situate la o anumită distanță de o anumită autostradă, parc forestier sau loc de muncă.

Îmbunătățiți integrarea în cadrul organizației

Multe organizații care folosesc GIS au descoperit că unul dintre beneficiile sale cheie constă în noile oportunități de îmbunătățire a managementului propriei organizații și al resurselor acesteia prin combinarea geografică a datelor existente și posibilitatea partajării și modificării coordonate a acestora de către diferite departamente. Posibilitatea de utilizare în comun și baza de date care este în continuă creștere și corectată de diferite divizii structurale face posibilă creșterea eficienței muncii atât a fiecărei divizii, cât și a organizației în ansamblu. Deci, o companie angajată în comunicații de inginerie poate planifica în mod clar lucrările de reparații sau întreținere, începând cu obținerea de informații complete și afișarea pe ecranul computerului (sau pe copii pe hârtie) a zonelor relevante, de exemplu, un sistem de alimentare cu apă, și terminând cu automatizarea. identificarea locuitorilor care vor fi afectați de aceste lucrări.și notificarea acestora cu privire la momentul în care se propune oprirea sau întreruperile de alimentare cu apă.

Luați decizii mai bune

GIS, ca și alte tehnologii informaționale, confirmă binecunoscutul adagiu conform căruia informații mai bune te ajută să iei decizii mai bune. Cu toate acestea, GIS nu este un instrument de emitere a deciziilor, ci un instrument care ajută la accelerarea și creșterea eficienței procedurii de luare a deciziilor, oferind răspunsuri la întrebări și funcții de analiză a datelor spațiale, prezentând rezultatele analizei într-un mod vizual și vizual. formă ușor de înțeles. GIS ajută, de exemplu, la rezolvarea unor sarcini precum furnizarea diverselor informații la solicitarea autorităților de planificare, rezolvarea conflictelor teritoriale, alegerea celor mai bune (din diferite puncte de vedere și după diferite criterii) locuri pentru amplasarea obiectelor etc. Informațiile necesare pentru luarea deciziilor pot fi prezentate într-o formă cartografică concisă cu explicații textuale suplimentare, grafice și diagrame. Disponibilitatea informațiilor accesibile pentru percepție și generalizare permite factorilor de decizie să-și concentreze eforturile pe găsirea unei soluții, fără a petrece timp semnificativ culegând și gândind datele eterogene disponibile. Puteți lua în considerare rapid mai multe soluții și puteți alege cele mai eficiente și mai eficiente.

Crearea de hărți

Hărțile GIS au un loc special. Procesul de cartografiere GIS este mult mai simplu și mai flexibil decât metodele tradiționale de cartografiere manuală sau automată. Începe prin crearea unei baze de date. Ca sursă de obținere a datelor inițiale, puteți utiliza și digitizarea hărților convenționale pe hârtie. Bazele de date cartografice bazate pe GIS pot fi continue (fără împărțire în foi și regiuni separate) și nu pot fi asociate cu o scară specifică. Pe baza unor astfel de baze de date, se pot realiza hărți (în formă electronică sau pe hârtie) pentru orice teritoriu, de orice scară, cu încărcătura necesară, cu selecția și afișarea acesteia cu simbolurile necesare. În orice moment, baza de date poate fi completată cu date noi (de exemplu, din alte baze de date), iar datele din ea pot fi ajustate după cum este necesar. În organizațiile mari, baza de date topografică creată poate fi folosită ca bază de către alte departamente și divizii, în timp ce datele pot fi copiate rapid și trimise prin rețele locale și globale.

GIS în Rusia

Cele mai comune sisteme străine din Rusia sunt: ​​produs software ArcGIS companie ESRI, familia de produse GeoMedia corporații Intergraphși MapInfo Professional companie Informații pe hartă Pitney Bowes.

Din evoluțiile interne, programul GIS Map 2008 al companiei a devenit larg răspândit CJSC KB „Panorama”.

Sunt utilizate și alte produse software de dezvoltare națională și străină: GIS INTEGRO, MGE corporații Intergraph(folosește MicroStation ca nucleu grafic), IndorGIS, STAR-APIC, DublGIS, Mappl, GeoGraph GIS, 4geo etc.

Utilizarea GIS în managementul teritoriului și economiei

„Sfera de aplicare a GIS este limitată doar de imaginația ta”

1. Introducere

În prezent, este dificil să ne imaginăm o zonă a activității umane în care un computer nu ar fi folosit. Calculatoarele sunt folosite aproape peste tot: în artă, știință, educație, medicină, industrie, comerț și multe alte domenii. Unele zone au fost afectate de o automatizare aproape totală, în altele acest proces abia la început.
Unul dintre domeniile de activitate în care procesul de automatizare abia începe să capete amploare este managementul teritoriului și al fermei. Pentru managementul teritoriului, de regulă, se utilizează GIS - sisteme de informații geografice sau sisteme de informații geografice.
În țările industrializate, unde atenția s-a acordat de multă vreme automatizării, automatizarea administrației teritoriale este mai mult sau mai puțin stabilită. În ceea ce privește Rusia, acest proces a început doar în anumite regiuni ale țării. Și apoi toate posibilitățile GIS, de regulă, se reduc la afișarea unei hărți sau a unui plan al unei anumite zone.

2. Sistem informațional geografic, concept și software

2.1 Conceptul de GIS

Sistemul de informații geografice (GIS) este un complex software și hardware care rezolvă sarcinile de stocare, afișare, actualizare și analiză a informațiilor spațiale și atributive asupra obiectelor din teritoriu. Una dintre funcțiile principale ale GIS este crearea și utilizarea hărților digitale (electronice), a atlaselor și a altor produse cartografice. Baza oricărui sistem informatic sunt datele. Datele GIS sunt clasificate ca spațiale, semantice și metadate.
Datele spațiale sunt date care descriu locația unui obiect în spațiu. De exemplu, coordonatele punctelor de colț ale unei clădiri, reprezentate în sistemul local sau în orice alt sistem de coordonate. Date semantice (atribute) - date despre proprietățile unui obiect. De exemplu, adresa, numărul cadastral, numărul de etaje și alte caracteristici ale clădirii.
Metadatele sunt date despre date. De exemplu, informații despre cine, când și cu utilizarea ce material sursă, informații despre obiect au fost introduse în sistem.

Inițial, GIS a fost creat pentru a studia resursele naturale la mijlocul anilor 1960, dar acum există mii de GIS în țările industrializate folosite în economie, politică, ecologie, management și conservare a resurselor naturale, cadastru, știință, educație etc. Acestea integrează informații cartografice, date de teledetecție și monitorizare a mediului, statistici și recensăminte, observații hidrometeorologice, materiale expediționare, rezultate de foraj etc.
Structural, GIS pentru managementul teritoriului este o bază de date centralizată de obiecte spațiale și un instrument care oferă capacitatea de a stoca, analiza și procesa orice informație legată de un anumit obiect GIS, ceea ce simplifică foarte mult procesul de utilizare a informațiilor despre obiectele teritoriale de către serviciile interesate. și indivizi.
De asemenea, este de remarcat faptul că GIS poate (și ar trebui) să fie integrat cu orice alt sistem informațional care utilizează date despre obiectele teritoriului. De exemplu, un sistem de automatizare a activităților unui comitet de management al proprietății ar trebui să utilizeze un plan de adrese și o hartă a terenului GIS în activitatea sa. De asemenea, GIS-ul poate stoca zone care conțin coeficienți ai ratelor de închiriere care pot fi utilizați la calcularea chiriei.
În cazul în care se utilizează un GIS centralizat, toți angajații administrației publice locale au posibilitatea de a primi acces reglementat la datele GIS actuale, petrecând în același timp mult mai puțin timp căutării, analizei și generalizării acestora.
GIS-urile sunt concepute pentru a rezolva probleme științifice și aplicative de inventariere, analiză, evaluare, prognoză și gestionare a mediului și a organizării teritoriale a societății.
GIS se bazează pe sisteme cartografice automate, iar principalele surse de informare sunt diverse geo-imagini.

2.2 Software GIS

Software-ul poate fi de bază și aplicat. Software-ul de bază este baza oricărui GIS orientat spre probleme. Software-ul de bază oferă toate funcționalitățile de bază cerute de un dezvoltator GIS orientat spre probleme. Acest software este dezvoltat de un număr destul de mare de organizații comerciale și non-profit. Software-ul de aplicație este dezvoltat pentru un anumit domeniu de aplicație și oferă soluții la probleme specifice înguste.
Software-ul GIS de bază este în prezent disponibil pe scară largă pe piață. Există evoluții externe și interne. Toate software-urile de pe piață diferă în funcție de funcționalitate și preț. Mai mult, funcționalitatea și prețul sunt direct proporționale. Deși sarcinile relativ simple pot fi rezolvate folosind tehnologii GIS Open Source gratuite.
Cele mai funcționale și, în consecință, cele mai utilizate produse sunt produsele ESRI. ESRI a dezvoltat software GIS pentru o mare varietate de aplicații. Linia de produse este reprezentată de aplicații server și desktop cu funcționalități de diferite niveluri. MapInfo și Itergraph sunt, de asemenea, cunoscute pe scară largă.

3. Utilizarea GIS în managementul teritoriului și economiei

Interesul pentru introducerea GIS în practica administrației de stat și municipale din întreaga lume rămâne ridicat de mulți ani. În Rusia și țările CSI, se acordă multă atenție proiectelor care utilizează GIS. Și dacă organele guvernamentale anterioare (ministere, agenții etc.) au demonstrat o mare activitate în implementarea unor astfel de proiecte, atunci recent și autoritățile locale au manifestat un interes serios: organele guvernamentale regionale și municipale. Acest lucru se datorează modificărilor semnificative ale legislației care schimbă în mod semnificativ baza economică a guvernării regionale. Municipalităților li se oferă mari oportunități și, în același timp, sunt responsabile cu gestionarea terenurilor și imobilelor, întreținerea infrastructurii, conservarea mediului ecologic și asigurarea siguranței populației.
Sistemele de informații geografice au fost mult timp utilizate pe scară largă pentru a rezolva problemele administrației de stat și municipale. Există multe exemple de implementare cu succes și nu foarte reușită a GIS în practica organismelor relevante. Desigur, eficiența utilizării GIS este determinată de mulți factori și, probabil, nu numai de alegerea software-ului de la unul sau altul furnizor. Cu toate acestea, însăși capacitatea de a implementa funcțiile necesare, de a construi un sistem informațional cu drepturi depline, de a-l integra în infrastructura informațională existentă, de a implementa și de a oferi suport tehnic pentru soluții, depinde în esență de proprietățile și calitatea software-ului GIS.
Tehnologia GIS oferă un mijloc de a afișa și înțelege ceea ce se află într-o anumită sau mai multe locații, oferă instrumente pentru modelarea resurselor, identificarea relațiilor, proceselor, dependențelor, exemplelor, amenințărilor și riscurilor. Aceste capabilități vă permit să vedeți ce se întâmplă cu adevărat și unde, să măsurați dimensiunea și amploarea unui eveniment sau impact, să analizați împreună o varietate de date, să dezvoltați planuri și, în cele din urmă, să vă ajutați să decideți ce pași și acțiuni să luați. Capacitatea GIS de a integra date spațiale și non-spațiale, împreună cu funcțiile de analiză și modelare a proceselor, permite acestei tehnologii să fie utilizată ca o platformă comună pentru integrarea proceselor de afaceri în departamente, activități și discipline din oraș sau guvern regional.
Gestionarea eficientă a municipalităților și a regiunilor în dezvoltare dinamică necesită date fiabile și actualizate privind obiectele și procesele de pe teritoriul lor, precum și tehnologii avansate pentru acumularea, procesarea și prezentarea informațiilor. Sistemele moderne de informații geografice cu capacitățile lor analitice avansate fac posibilă afișarea vizuală și înțelegerea informațiilor despre obiecte, procese și fenomene specifice în totalitatea lor. GIS vă permite să identificați relații și relații spațiale, să susțineți utilizarea colectivă a datelor și integrarea lor într-o singură matrice de informații.
Baze de date imobiliare, terenuri ale organizațiilor, evaluarea monetară a terenurilor, structuri inginerești, monumente de urbanism și arhitectură, informații despre geologie, istoria dezvoltării etc. pot fi conectate la hărți digitale, sau la baza cartografică digitală cu straturi tematice, care sunt baza geospațială a GIS. Baza de date poate organiza și stocarea atât a documentelor grafice, cât și a tuturor documentației tehnice, de referință și de altă natură.
În GIS modern, a apărut posibilitatea reprezentării tridimensionale a teritoriului. Modelele tridimensionale de obiecte, implementate într-un peisaj tridimensional, concepute pe baza datelor cartografice digitale și a materialelor de teledetecție, îmbunătățesc calitatea analizei vizuale a teritoriului și asigură adoptarea unor decizii informate cu o mai mare eficiență.

4 Exemple de utilizare a GIS

Mai jos sunt exemple de posibile aplicații GIS. Sunt descrise doar o mică parte din soluțiile posibile.

4.1 Utilizarea GIS în managementul comunicațiilor

Atunci când se utilizează diverse rețele de comunicații, apare inevitabil o problemă asociată cu identificarea situațiilor de urgență și prognoza dezvoltării acesteia.

În prezent, folosind tehnologiile GIS, următoarele sarcini sunt rezolvate cu succes:
- determinarea locului deteriorării cablului sau conductei principale în funcție de reclamațiile consumatorilor;
- prognoza evoluției ulterioare a situației de urgență;
- soluționarea problemei privind eliminarea cât mai curând posibil a situațiilor de urgență;
- rezolvarea problemelor privind organizarea alimentării de rezervă cu energie electrică, apă sau căldură a unor importante infrastructuri;
- urmărirea stării obiectelor rețelei de comunicații și organizarea în timp util a reparației sau reconstrucției

4.2 Utilizarea GIS în managementul traficului

În prezent, serviciile de hărți pentru urmărirea congestionării traficului sunt larg cunoscute. De exemplu, Yandex Traffic.
Cu toate acestea, cu ajutorul GIS-Tehnologii, este posibil și controlul direct al organizării traficului. Sistemul este capabil să modifice automat condițiile de trafic pe baza datelor de congestie a traficului folosind mijloace tehnice într-o anumită zonă. De exemplu, schimbați fazele de comutare a semafoarelor, schimbați numărul de benzi pentru trafic sau organizați un ocol.

4.3 Utilizarea GIS în managementul forestier

GIS este utilizat pe scară largă în managementul forestier.

Următoarele sarcini sunt rezolvate cu succes:
- contabilizarea compoziției prin specii a plantațiilor forestiere;
- distribuirea de amplasamente pentru diverse tipuri de tăiere legală;
- organizarea refacerii pădurilor;
- monitorizarea stării de sănătate a pădurii;
- evaluarea pagubelor cauzate de incendiile forestiere.

4.4 GIS public

În prezent, diferite autorități se străduiesc să asigure transparența activităților lor pentru populație. Pentru aceasta, internetul global este utilizat pe scară largă. În prezent, au început să apară resurse care permit tuturor să se familiarizeze cu o varietate de informații despre teritoriu.

Desigur, un astfel de GIS nu publică date a căror diseminare este restricționată de legislația în vigoare.

4.5 Monitorizarea mediului înconjurător

Tehnologiile GIS sunt utilizate pe scară largă pentru a lua decizii privind organizarea măsurilor de protecție a mediului, precum și pentru a evalua eficacitatea acestor măsuri.

GIS vă permite să lucrați simultan cu cantități mari de date, ceea ce face posibilă evaluarea gradului de impact al unei instalații periculoase existente sau proiectate asupra mediului.

4.6 GIS urban

Însuși procesul de creație și construcția însăși structurală a documentației de proiectare a urbanismului mărturisește, evident, eficiența utilizării tehnologiilor GIS.
În primul rând, deoarece datele inițiale ale multor organizații, inclusiv documentele grafice, sunt de obicei prezentate pe diferite baze cartografice și adesea sub formă de diagrame, tehnologiile GIS sunt cele care le permit să fie aduse la un „numitor comun”, adică. la o singură bază cartografică.
În al doilea rând, secțiunile și materialele cartografice sunt create în formă digitală în anumite zone, care, în esență, sunt baze tematice cartografice și semantice ale sistemului informațional geografic.
În al treilea rând, se realizează o analiză conjugată a informațiilor de mai sus și se creează o schemă sintetică „Analiza urbanistică cuprinzătoare a teritoriului”, în care întregul arsenal puternic de tehnologii GIS poate fi aplicat cu succes.
În al patrulea rând, pe baza analizei efectuate, sunt în curs de elaborare propuneri de proiecte de dezvoltare urbană a teritoriului (Planul Proiectului) și scheme de proiectare inginerească sectorială, care detaliază și susțin propunerile de proiecte ale Master Planului, unde este și utilizarea tehnologiilor GIS. foarte eficient.

4.7 Utilizarea GIS în situații de urgență

GIS permite rezolvarea problemelor de evaluare a cauzelor de apariție și previziuni ale dezvoltării diferitelor situații de urgență:
- prognozarea consecințelor scurgerii de substanțe toxice la o instalație periculoasă pentru luarea unei decizii privind evacuarea populației și evaluarea daunelor aduse mediului;
- prognoza evolutiei incendiilor forestiere pe baza conditiilor meteorologice;
- prognoza zonelor inundate in cazul ruperii barajului si inundatiilor;
- evaluarea prejudiciului economic.

4.8 GIS și demografie

Tehnologiile GIS sunt utilizate pe scară largă pentru evaluarea componenței populației și pentru luarea deciziilor cu privire la amenajarea diferitelor facilități de infrastructură socială. De exemplu, planificarea sarcinii pe școlile secundare, grădinițe și instituții medicale.

Cum funcționează GIS?

GIS stochează informații despre lumea reală ca o colecție de straturi tematice care sunt grupate în funcție de locația geografică. Această abordare simplă, dar extrem de flexibilă și-a dovedit valoarea într-o varietate de sarcini din lumea reală: urmărirea mișcării vehiculelor și materialelor, afișarea detaliată a situațiilor din viața reală și a activităților planificate și modelarea circulației atmosferice globale.

Orice informație geografică conține informații despre poziția spațială, fie că este o referire la coordonate geografice sau de altă natură, sau legături către o adresă, un cod poștal, o circumscripție sau un district de recensământ, identificatorul unui teren sau al unei zone forestiere, numele unui drum etc. Atunci când utilizați astfel de legături, o procedură numită geocodare este utilizată pentru a determina automat locația sau locațiile unui obiect(e). Cu ajutorul acestuia, puteți determina și vedea rapid pe hartă unde se află obiectul sau fenomenul de interes, cum ar fi casa în care locuiește cunoscutul dvs. sau se află organizația de care aveți nevoie, unde a avut loc un cutremur sau inundație, care rută este mai ușor și mai rapid pentru a ajunge la punctul de care aveți nevoie sau acasă.

Modele vectoriale și raster. GIS poate funcționa cu două tipuri semnificativ diferite de date - vector și raster. Într-un model vectorial, informațiile despre puncte, linii și poligoane sunt codificate și stocate ca un set de coordonate X, Y. Locația unui punct (obiect punct), cum ar fi un foraj, este descrisă de o pereche de coordonate (X, Y). Caracteristicile liniare precum drumurile, râurile sau conductele sunt salvate ca seturi de coordonate X, Y. Caracteristicile poligonului, cum ar fi bazinele hidrografice, parcelele de teren sau zonele de servicii sunt stocate ca un set închis de coordonate. Modelul vectorial este util în special pentru descrierea obiectelor discrete și este mai puțin potrivit pentru descrierea proprietăților în continuă schimbare, cum ar fi tipurile de sol sau disponibilitatea obiectelor. Modelul raster este optim pentru lucrul cu proprietăți continue. O imagine raster este un set de valori pentru componentele elementare individuale (celule), este similară cu o hartă sau o imagine scanată. Ambele modele au propriile avantaje și dezavantaje. GIS modern poate funcționa atât cu modele vectoriale, cât și cu modele raster.

Sarcinile pe care le rezolvă GIS. GIS de uz general, printre altele, realizează de obicei cinci proceduri (sarcini) cu date: introducere, manipulare, control, interogare și analiză, vizualizare.

Introduce. Pentru utilizare în GIS, datele trebuie convertite într-un format digital adecvat. Procesul de conversie a datelor din hărțile de hârtie în fișiere de calculator se numește digitizare. În GIS modern, acest proces poate fi automatizat folosind tehnologia scanerului, care este deosebit de importantă atunci când se desfășoară proiecte mari sau, cu o cantitate mică de muncă, datele pot fi introduse folosind un digitizer. Multe date au fost deja traduse în formate care sunt percepute direct de pachetele GIS.

Manipulare. Adesea, pentru a finaliza un anumit proiect, datele existente trebuie modificate suplimentar în conformitate cu cerințele sistemului dumneavoastră. De exemplu, informațiile geografice pot fi la diferite scări (liniile centrale ale străzilor sunt la o scară de 1: 100.000, limitele districtului de recensământ sunt la o scară de 1: 50.000, iar proprietățile rezidențiale sunt la o scară de 1: 10.000). Pentru procesarea și vizualizarea în comun, este mai convenabil să prezentați toate datele pe o singură scară. Tehnologia GIS oferă diferite moduri de a manipula datele spațiale și de a evidenția datele necesare pentru o anumită sarcină.

Control. În proiectele mici, informațiile geografice pot fi stocate ca fișiere obișnuite. Dar odată cu creșterea cantității de informații și creșterea numărului de utilizatori pentru stocarea, structurarea și gestionarea datelor, este mai eficient să se utilizeze sisteme de management al bazelor de date (DBMS), apoi instrumente informatice speciale pentru lucrul cu seturi integrate de date (baze de date). ). În GIS, cel mai convenabil este să folosiți o structură relațională în care datele sunt stocate în formă tabelară. În acest caz, câmpurile comune sunt folosite pentru a lega tabele. Această abordare simplă este suficient de flexibilă și este utilizată pe scară largă în multe aplicații GIS și non-GIS.

Interogare și analiză. Dacă aveți GIS și informații geografice, veți putea obține răspunsuri la întrebări simple (Cine este proprietarul acestui teren? La ce distanță se află aceste obiecte unul față de celălalt? Unde se află această zonă industrială?) Și întrebări mai complexe care necesită analize suplimentare (Unde sunt locuri pentru construirea unei case noi? Care este principalul tip de sol sub pădurile de molid? Cum va afecta construirea unui drum nou traficul?). Interogările pot fi setate atât printr-un simplu clic pe un anumit obiect, cât și cu ajutorul instrumentelor analitice avansate. Cu ajutorul GIS, se poate identifica și seta modele de căutare, reda scenarii precum „ce se va întâmpla dacă...”. GIS modern are multe instrumente de analiză puternice, dintre care două sunt cele mai semnificative: analiza de proximitate și analiza de suprapunere. Pentru a analiza proximitatea obiectelor unul față de celălalt, GIS utilizează un proces numit buffering. Ajută să răspundă la întrebări precum: Câte case sunt la 100 de metri de acest corp de apă? Câți clienți locuiesc pe o rază de 1 km de acest magazin? Care este ponderea petrolului produs din sondele situate la 10 km de clădirea de conducere a acestui departament de producție de petrol și gaze? Procesul de suprapunere implică integrarea datelor situate în diferite straturi tematice. În cel mai simplu caz, aceasta este o operație de afișare, dar într-un număr de operațiuni analitice, datele din diferite straturi sunt combinate fizic. Suprapunerea sau agregarea spațială vă permite, de exemplu, să integrați datele privind solul, panta, vegetația și proprietatea cu cotele impozitului pe teren.

Vizualizarea. Pentru multe tipuri de operații spațiale, rezultatul final este prezentarea datelor sub forma unei hărți sau a unui grafic. O hartă este o modalitate foarte eficientă și informativă de stocare, prezentare și comunicare a informațiilor geografice (georeferențiate). Anterior, hărțile au fost create de secole. GIS oferă noi instrumente uimitoare care extind și dezvoltă arta și fundamentele științifice ale cartografiei. Cu ajutorul acestuia, vizualizarea hărților în sine poate fi completată cu ușurință cu documente de raportare, imagini tridimensionale, grafice și tabele, fotografii și alte mijloace, de exemplu, multimedia.

Tehnologii conexe. GIS este strâns legat de o serie de alte tipuri de sisteme informaționale. Principala sa diferență constă în capacitatea de a manipula și analiza datele spațiale. Deși nu există o clasificare universal acceptată a sistemelor informaționale, descrierea de mai jos ar trebui să contribuie la distanțarea GIS de sistemele de cartografiere desktop, sistemele CAD, teledetecția, sistemele de gestionare a bazelor de date (DBMS sau DBMS) și tehnologia poziționării globale (GPS).

Sistemele de cartografiere desktop folosesc reprezentarea cartografică pentru a organiza interacțiunile utilizatorului cu datele. În astfel de sisteme, totul se bazează pe hărți, harta este o bază de date. Majoritatea sistemelor de cartografiere desktop au capacități limitate de gestionare a datelor, analiză spațială și personalizare. Pachetele corespunzătoare funcționează pe computere desktop - PC-uri, Macintosh și stații de lucru UNIX de vârf.

Sistemele CAD sunt capabile să proiecteze desene și planuri ale clădirilor și infrastructurii. Pentru a se combina într-o singură structură, ei folosesc un set de componente cu parametri fix. Ele se bazează pe un număr mic de reguli pentru combinarea componentelor și au funcții analitice foarte limitate. Unele sisteme CAD au fost extinse pentru a susține prezentarea datelor cartografice, dar, de regulă, utilitățile disponibile în ele nu vă permit să gestionați și să analizați eficient bazele de date spațiale mari.

Teledetecție și GPS. Tehnicile de teledetecție sunt o tendință artistică și științifică de a efectua măsurători ale suprafeței pământului folosind senzori precum diverse camere de la bordul aeronavelor, receptoare ale sistemului de poziționare globală sau alte dispozitive. Acești senzori colectează date sub formă de imagini și oferă capabilități specializate pentru procesarea, analizarea și vizualizarea imaginilor capturate. Din cauza lipsei de instrumente de gestionare și analiză a datelor suficient de puternice, sistemele corespunzătoare pot fi cu greu atribuite unui GIS real.

Sistemele de gestionare a bazelor de date sunt concepute pentru a stoca și gestiona toate tipurile de date, inclusiv datele geografice (spațiale). SGBD-urile sunt optimizate pentru astfel de sarcini, așa că multe GIS au suport încorporat pentru SGBD. Aceste sisteme nu au instrumente de analiză și vizualizare asemănătoare GIS.

cartografierea sistemului informatic geografic

GIS pentru educatori	Partea 1: Introducere în GIS
	Obiectiv: Înțelegerea ce este GIS și pentru ce sunt folosite. Cuvinte cheie: GIS, Computer, Hărți, Date, Sisteme informaționale, Spațiu, Analiză

Prezentare generală:

Așa cum folosim un editor de text pentru a lucra cu seturi de cuvinte și pentru a pregăti documente, putem folosi Aplicație GIS a lucra cu seturi informații spațiale pe computer. GIS înseamnă „ Sistem de informare geografic". Orice GIS constă din următoarele componente interconectate:

• Date digitale- informații geografice pe care le vizualizați și le analizați folosind hardware și software.
• Hardware- calculatoare utilizate pentru stocarea, afișarea și prelucrarea datelor.
• Software- programe de calculator executate pe hardware si care permit lucrul cu date digitale. Software-ul care face parte dintr-un sistem de informații geografice se numește aplicație GIS.

Cu aplicația GIS, puteți deschide hărți digitale pe computer, puteți crea noi informații spațiale și le puteți adăuga pe hartă, puteți pregăti hărți pentru imprimare care corespund nevoilor dvs. și puteți efectua analize spațiale.

Mai jos este un exemplu simplu de utilizare a unui GIS. Imaginați-vă că o unitate medicală a notat locul de reședință și data vizitei pentru fiecare pacient care este tratat:

Longitudine	Latitudine	Boala	Data
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	Pojar	11/01/2009
26.855817	-31.921929	Pojar	26/01/2009
26.852764	-31.921929	Pojar	10/02/2009
26.854778	-31.925112	Pojar	22/02/2009
26.869072	-31.911988	Gripa	02/02/2009
26.863354	-31.916406	Varicelă	26/02/2009

Tabelul arată că cazurile de rujeolă apar în ianuarie și februarie. Locația locuinței fiecărui pacient este afișată în tabel ca latitudine și longitudine. Folosind aceste date într-o aplicație GIS, putem afla rapid mai multe detalii despre tiparele de răspândire a bolii:

Figura 1: Exemplu care arată înregistrările pacientului într-o aplicație GIS. Este ușor de observat că bolnavii de rujeolă trăiesc aproape unul de celălalt.

Mai multe despre GIS:

GIS este un domeniu de cunoaștere relativ nou, datând din anii 1970. Anterior, sistemele computerizate erau disponibile doar companiilor mari și universităților cu echipamente scumpe. Astăzi, oricine are un computer personal sau laptop poate folosi aplicații GIS. De-a lungul timpului, aplicațiile GIS au devenit, de asemenea, mai ușor de utilizat - anterior era nevoie de multă pregătire, dar acum oricine poate începe să folosească GIS pentru nevoile sale de zi cu zi. După cum s-a descris mai sus, GIS este mai mult decât un simplu software, acesta acoperă toate aspectele gestionării și utilizării geodatelor digitale. În acest tutorial, vom vorbi în principal despre aplicațiile GIS.

Ce este o aplicație GIS (software)?

Puteți vedea un exemplu despre cum arată Aplicație GIS, mai sus în Figura 1. Aplicațiile GIS sunt programe de calculator cu o interfață grafică de utilizator controlată de un mouse și tastatură. Aplicația conține meniul principal din partea de sus a ferestrei („Fișier”, „Editare”, etc.), care, la clic cu mouse-ul, arată panourile de comandă corespunzătoare. Comenzile oferă posibilitatea de a spune aplicației GIS exact ceea ce doriți să faceți. De exemplu, puteți folosi meniul pentru a trimite o comandă pentru a adăuga un nou strat la lista de afișare.

Figura 2: Meniul aplicației deschis cu mouse-ul arată un set de opțiuni, fiecare dintre acestea este o comandă executabilă.

Bare de instrumente(rânduri de pictograme mici cu comenzi care pot fi lansate cu un clic de mouse) sunt de obicei situate chiar sub meniul principal și oferă acces rapid la funcțiile cele mai frecvent utilizate.

Figura 3: Barele de instrumente oferă acces rapid la funcțiile utilizate frecvent. Plasarea cursorului peste o pictogramă este de obicei
apelează un tooltip cu o descriere a funcției corespunzătoare.

O funcție folosită frecvent a unei aplicații GIS este afișarea straturi cartografice... Straturile hărților sunt stocate ca fișiere pe disc sau într-o bază de date. De obicei, fiecare strat de hartă corespunde unor caracteristici specifice din lumea reală, de exemplu, un strat rutier arată o rețea de drumuri.

Când deschideți un strat într-o aplicație GIS, acesta apare în zona harta.

Zona hărții arată o reprezentare grafică a stratului dvs. Când adăugați mai multe straturi pe hartă, straturile se suprapun. Figurile 4-7 arată o hartă cu mai multe straturi adăugate. O funcție importantă a hărții este navigarea, care include mărirea, micșorarea și mutarea hărții.

Figura 4: Stratul oraș adăugat a cartografi.	Figura 5: Stratul școli adăugat a cartografi.
Figura 6: Un strat de cale ferată adăugat pe hartă.	Figura 7: Stratul Râurilor adăugat a cartografi.

Spre deosebire de hărțile de hârtie, hărțile deschise în aplicațiile GIS pot fi modificate după ce au fost create. Puteți modifica forma și culoarea legendei pentru straturile hărții. De exemplu, dacă luăm o hartă din Figura 7 și îi schimbăm legendele, aceasta își schimbă complet aspectul, așa cum se arată în Figura 8. Legendele joacă un rol important în modul în care citim hărțile și se schimbă rapid și ușor într-o aplicație GIS. .

Figura 8: Într-o aplicație GIS, puteți schimba cu ușurință simbolologia - modul în care datele sunt afișate pe hartă.

O altă caracteristică comună a aplicațiilor GIS este legenda hartii... Legenda hărții conține o listă de straturi de hărți încărcate în aplicația GIS. Spre deosebire de o legendă pe hârtie, o legendă într-o aplicație GIS oferă posibilitatea de a reordona, ascunde și crea grupuri de straturi. Tragând straturile cu mouse-ul, puteți schimba ordinea desenului lor pe harta electronică. În figurile 9 și 10, legenda hărții este afișată în partea stângă a ferestrei aplicației GIS. După ce modificați ordinea straturilor, râurile sunt afișate deasupra drumurilor și nu invers.

Instalarea unei aplicații GIS pe computer:

Există multe aplicații GIS. Unele includ instrumente avansate, foarte specializate și costă zeci de mii de dolari per licență. În același timp, există o serie de aplicații GIS gratuite. Alegerea aplicației depinde de ce fel de finanțe aveți și de preferințele dumneavoastră personale. În contextul acestui tutorial, este utilizată aplicația Quantum GIS, cunoscută și sub numele de QGIS. Quantum GIS este complet gratuit, îl puteți copia și oferi câtor persoane doriți. Dacă ați primit acest manual pe hârtie, o copie a QGIS ar trebui să fie inclusă cu el. În caz contrar, puteți vizita http://qgis.org și puteți descărca o copie gratuită.

Geodate:

Acum știm ce sunt aplicațiile GIS și GIS, să vorbim despre geodate... Datele sunt certe informație... Informațiile pe care le folosim în GIS sunt de obicei geo-referințe. Luați în considerare exemplul de date de asistență medicală menționat mai sus. Pentru a stoca înregistrările pacientului, a fost creat un tabel de următorul tip:

Longitudine	Latitudine	Boala	Data
26.870436	-31.909519	Gripa	13/12/2008

Coloanele de longitudine și latitudine conțin date geografice (spațiale).... Numele bolii și data sunt date non-spațiale... O funcție comună a GIS este de a stabili o conexiune între primul și cel din urmă. În esență, o aplicație GIS poate stoca o mulțime de informații despre fiecare locație, spre deosebire de o hartă pe hârtie, care este limitată ca scop. De exemplu, în tabelul luat în considerare, puteți introduce cu ușurință sexul și vârsta pacienților. Adăugând un strat de locație a pacientului la o aplicație GIS, îl puteți configura să se afișeze în funcție de vârstă sau tip de boală sau de orice altă proprietate a pacientului dorită, în timp ce harta de hârtie va afișa o singură proprietate. Astfel, cu o aplicație GIS, putem schimba aspectul hărții noastre pe baza informațiilor non-spațiale care însoțesc anumite locații.

Sistemele GIS funcționează cu numeroase tipuri de date. Date vectoriale sunt stocate în memoria computerului ca secvențe de perechi de coordonate (X, Y). Datele vectoriale sunt folosite pentru a reprezenta puncte, linii și zone (poligoane). Figura 11 prezintă diferitele tipuri de date vectoriale deschise într-o aplicație GIS. Datele vectoriale vor fi discutate mai detaliat mai târziu în acest tutorial.

Figura 11: Datele vectoriale sunt folosite pentru a reprezenta puncte (orașe), linii (râuri) și poligoane (limite de districte).

Date raster sunt stocate ca o grilă de valori. Numeroși sateliți zboară pe orbite joase ale Pământului, iar fotografiile pe care le creează sunt imagini raster care pot fi vizualizate într-o aplicație GIS. Una dintre principalele diferențe vizibile între datele raster și cele vectoriale este că atunci când măriți prea aproape de o imagine raster, aceasta este pătrată (vezi figurile 12 și 13). Fiecare dintre aceste pătrate este o celulă separată în grila de date care formează bitmap-ul. Datele raster vor fi discutate mai detaliat mai târziu în acest tutorial.

Figura 12: Imagine din satelit - Exemplu tipic date raster. Această imagine arată munții.		Figura 13: Aceleași date, dar mai mari de data aceasta apropiindu-se. Structura de grilă a imaginii este vizibilă.

Ce am învățat?

Să consolidăm materialul studiat:

• GIS Este un sistem de hardware, software și geodate.
• Aplicație GIS vă permite să vizualizați geodate și este o parte importantă a unui GIS.
• O aplicație GIS include de obicei Meniu principal, barele de instrumente, zona hartași legendă.
• Datele geografice utilizate într-o aplicație GIS sunt rasterși vector.
• Date geografice poate fi combinat cu date non-spațiale.

Incearca-l tu insuti!

Mai jos sunt câteva exemple de teme de practică pentru studenții dvs.:

• Descrieți studenților dvs. conceptul de GIS așa cum ați făcut în acest tutorial. Rugați-i să numească 3 motive pentru care utilizarea GIS este mai convenabilă decât hărțile de hârtie. Mai jos sunt câteva exemple de răspunsuri:
  • Aplicația GIS vă permite să creați multe hărți diferite din aceleași date;
  • GIS este un instrument excelent de vizualizare care vă permite să vă uitați la harta la diferite scări;
  • Crearea hărților de hârtie necesită multă muncă și chiar și parcurgerea lor necesită mult timp. GIS poate stoca cantități foarte mari de date și face găsirea locațiilor potrivite rapidă și ușoară.

• Gândiți-vă la modul în care sunt utilizate datele raster de la sateliți. De exemplu:
  • În timpul dezastrelor naturale, datele raster pot reprezenta zone afectate. De exemplu, o imagine proaspătă prin satelit făcută în timpul unei inundații ajută la localizarea persoanelor ale căror case sunt scufundate.
  • Uneori, oamenii fac rău mediului, cum ar fi aruncarea de substanțe chimice periculoase care ucid plantele și animalele. Folosind date de la sateliți, putem urmări astfel de probleme.
  • Serviciile de planificare urbană folosesc date raster de la sateliți pentru a localiza clădiri noi și pentru a ajuta la planificarea infrastructurii.

Dacă nu ai un computer:

Multe dintre subiectele abordate în acest manual pot fi ilustrate cu un dispozitiv de proiecție și folii transparente. ele descriu o suprapunere similară a straturilor de informații. Cu toate acestea, o înțelegere corectă a GIS este întotdeauna mai bine realizată cu utilizarea unui computer.

Informatizarea a atins astăzi toate aspectele vieții societății și este dificil, probabil, să numim orice domeniu al activității umane - de la școlarizare până la înalta politică de stat, unde impactul său puternic nu se simte.

Informatica „respiră în spatele capului” tuturor științelor pământului, prinzându-le și trăgându-le, transformându-le și uneori înrobindu-le complet în căutarea perfecțiunii computerului fără sfârșit. Oamenii de știință nu își mai pot imagina munca astăzi fără computere și baze de date digitale. În geoștiințe, tehnologia informației a dat naștere geoinformaticii și sisteme informatice geografice (GIS), iar cuvântul „geografic” în acest caz înseamnă „spațialitate” și „teritorialitate”, precum și complexitatea abordărilor geografice.

GIS este un hardware-software și în același timp un complex om-mașină care asigură colectarea, procesarea, afișarea și diseminarea datelor. Sistemele informatice geografice se deosebesc de alte sisteme informatice prin aceea ca toate datele lor sunt in mod necesar coordonate spatial, adica legate de un teritoriu, de un spatiu geografic. GIS este utilizat în rezolvarea tuturor tipurilor de probleme științifice și practice. GIS ajută la analiza și modelarea oricărei situații geografice, realizarea de prognoze și gestionarea proceselor care au loc în mediu. GIS este folosit pentru a studia toate acele obiecte și fenomene naturale, sociale și natural-sociale care studiază științele pământului și științele socio-economice conexe, precum și cartografie, teledetecție. În același timp, GIS este un complex de dispozitive hardware și produse software (shell-uri GIS), iar cel mai important element al acestui complex sunt sistemele cartografice automate.

Structura unui GIS este de obicei prezentată ca un sistem de straturi de informații. În mod convențional, aceste straturi pot fi vizualizate sub forma unui „puff cake” sau altceva, fiecare raft conținând o hartă sau informații digitale pe o anumită temă.

În procesul de analiză, aceste straturi sunt „scoate de pe rafturi”, considerate separat sau combinate în diferite combinații, analizate și comparate între ele. Pentru orice punct sau zonă dat, este posibil să obțineți date despre toate straturile simultan, dar principalul lucru este că devine posibil să obțineți straturi derivate. Una dintre cele mai importante proprietăți ale GIS este tocmai aceea că, pe baza informațiilor disponibile, acestea sunt capabile să genereze noi informații derivate.

Resurse GIS este unul dintre cele mai comune tipuri de GIS în geoștiințe. Sunt concepute pentru inventarierea, evaluarea, protecția și utilizarea rațională a resurselor, pentru prezicerea rezultatelor exploatării acestora. Cel mai adesea, pentru formarea lor, se folosesc hărți tematice existente, care sunt digitizate și introduse în baze de date sub forma unor straturi de informații separate. Pe lângă materialele cartografice, GIS include date de observare pe termen lung, informații statistice etc. Un exemplu este „GIS -” creat de țările din bazinul Mării Negre. Cu viața marină diversă, resursele abundente de pești, plajele cu nisip cald și peisajele de coastă unice care atrag turiștii, această piscină a suferit o degradare catastrofală a mediului în ultimele decenii. Acest lucru reduce dramatic resursele de pește, reduce potențialul de recreere și duce la degradarea zonelor umede de coastă valoroase. Pentru adoptarea centralizată a măsurilor urgente de salvare a Mării Negre, țările din regiune au elaborat un „Program de salvare a Mării Negre”. O parte importantă a acestui program a fost crearea unei resurse ecologice „GIS – Marea Neagră”. Acest GIS îndeplinește două funcții - modelarea și informarea despre întregul și componentele individuale ale mediului său. Informațiile sunt necesare pentru efectuarea cercetărilor științifice în zona acvatică și în partea adiacentă a bazinului Mării Negre și pentru luarea deciziilor privind protecția și protecția acestei zone de apă unice. „GIS – Marea Neagră” conține aproximativ 2000 de hărți. Ele sunt cuprinse în șapte blocuri tematice: geografie, biologie, meteorologie, oceanografie fizică, oceanografie chimică, biologie, resurse piscicole.

Cartografierea geoinformației

Interacțiunea geoinformaticii și cartografiei a devenit baza pentru formarea unei noi direcții - geoinformația, adică modelarea și cartografierea automată a obiectelor și fenomenelor bazate pe GIS.

Odată cu introducerea GIS, cartografia tradițională a suferit o restructurare radicală. Poate fi comparat doar cu schimbările care au însoțit trecerea de la hărțile scrise de mână la tipăriturile poligrafice tipărite. Cartografii epocilor trecute, în imaginația lor cea mai sălbatică, nu puteau prevedea că, în loc să graveze pe o piatră litografică, ar fi posibil să se deseneze o hartă deplasând cursorul pe ecranul computerului. Și astăzi, cartografierea informațiilor geografice a înlocuit aproape complet metodele tradiționale de compilare și publicare a hărților.

Maparea ghidată de software redefinește multe probleme tradiționale. Alegerea bazei matematice și a aspectului hărților s-a schimbat fundamental, hărțile computerizate pot fi transferate rapid de la o proiecție la alta, scalate liber, schimbă „tranierea” foilor, introduc noi mijloace vizuale (de exemplu, clipirea sau mutarea semnelor pe harta), utilizați filtre matematice pentru funcții de generalizare și netezire etc. Operațiunile consumatoare de timp de calcul al lungimii și suprafețelor, transformarea hărților sau alinierea acestora au devenit proceduri de rutină. Cartometria electronică a luat ființă. Crearea și utilizarea hărților a devenit un singur proces; în cursul prelucrării computerizate, imaginile se transformă în mod constant, trecând de la o formă la alta.

Tehnologiile GIS au dat naștere unei alte direcții noi - cartografierea operațională, adică crearea și utilizarea hărților în timp real sau aproape real. Acum este posibil să informați rapid, sau mai degrabă, să informați utilizatorii în timp util și să influențați cursul procesului. Cu alte cuvinte, la cartografierea în timp real, informațiile primite sunt procesate imediat și se întocmesc hărți pentru evaluare, monitorizare, management, control asupra proceselor și fenomenelor care se schimbă în același ritm.

Hărțile computerizate operaționale avertizează (semnalează) despre procesele nefavorabile sau periculoase, vă permit să monitorizați dezvoltarea acestora, să faceți recomandări și să anticipați evoluția situațiilor, să alegeți opțiuni pentru stabilizarea sau schimbarea cursului procesului. Astfel de situații se creează, de exemplu, atunci când apar în taiga, când trebuie să monitorizezi rapid răspândirea lor și să iei rapid măsuri pentru stingerea incendiului. În perioada de topire a zăpezii și în timpul averselor catastrofale, este necesară monitorizarea viiturilor și inundațiilor râurilor, iar în situații de urgență - modificări ale stării ecologice a teritoriului. În timpul lichidării accidentului de la Cernobîl, cartografii nu au părăsit computerele zi și noapte, întocmind hărți operaționale ale mișcării norilor de contaminare radioactivă peste teritoriile adiacente sursei dezastrului. De asemenea, monitorizează desfășurarea evenimentelor politice și acțiunilor militare în punctele fierbinți ale planetei. Datele inițiale pentru cartografierea operațională sunt imagini aeriene și spațiale, observații și măsurători directe, materiale statistice, rezultate ale sondajelor, recensămintelor, referendumurilor etc. Animațiile cartografice oferă oportunități enorme și uneori efecte neașteptate. Modulele software de animație sunt capabile să mute hărți sau diagrame tridimensionale pe ecran, să modifice viteza de afișare, să miște semne individuale, să le facă să clipească și să vibreze, să schimbe culoarea și iluminarea hărții, să „evidențieze” sau să „umbrească” anumite zone a imaginii etc. De exemplu, pe hartă se schimbă culoarea zonelor cu risc: culoarea albăstruie „sigură” a ghețarilor se transformă treptat în roz, apoi în roșu aprins, purpuriu, ceea ce înseamnă: periculoase, avalanșele sunt posibil! Efectele care sunt complet neobișnuite pentru cartografie sunt create de panorame, modificări de perspectivă, modificări ale dimensiunii părților imaginii (puteți împărți „disiparea” și șterge obiecte), iluzia de mișcare peste hartă (zburați în jurul teritoriului) , inclusiv la viteze diferite. În viitorul previzibil, perspectivele dezvoltării cartografiei în științele pământului sunt asociate, în primul rând, și aproape în totalitate cu cartografierea geoinformației, atunci când nu este nevoie să se pregătească ediții tipărite de hărți: la cerere, va fi întotdeauna posibilă. pentru a obține o imagine a obiectului sau fenomenului studiat pe ecranul unui computer în timp real. Unii cartografi consideră că introducerea tehnologiei electronice „marchează sfârșitul a trei sute de ani de desenare cartografică și publicare a produselor cartografice tipărite”. În loc de hărți și atlase, utilizatorul va putea solicita și primi imediat toate datele necesare într-o formă care poate fi citită de mașină sau vizualizată. Și chiar și noțiunea „atlas” în sine este propusă a fi revizuită.