Лекция Теоретические основы географических и земельно- информационных систем План: Основные понятия



страница1/4
Дата28.11.2016
Размер1.3 Mb.
Просмотров766
Скачиваний0
ТипЛекция
  1   2   3   4
1 семестр лекции – 10 ч, лаб. – 20ч. зач.
Лекция 1. Теоретические основы географических и земельно- информационных систем

План:

  1. Основные понятия

  2. Функции ГИС

  3. Классификация ГИС

  4. Эволюция ГИС

  5. Сферы применения ГИС


1.Основные понятия

Геоинформационные системы (ГИС) - это система сбора, обработки, графического представления и анализа пространственно-распределенных данных. Практически в любой сфере деятельности мы встречаемся с информацией такого рода, представленной в виде карт, планов, схем, диаграмм и пр. Это может быть план здания, карта экологического мониторинга территории, атлас земельного кадастра или карта природных ресурсов и т.д. ГИС дает возможность накапливать и анализировать подобную информацию, оперативно находить нужные сведения и отображать их в удобном для использования виде.

Геоинформационные системы – цифровая модель реального пространственного объекта местности в векторной, растровой и других формах.



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

Отличие ГИС от иных информационных систем проявляется в следующем:

  • обеспечивает взаимосвязь между любыми количественными и качественными характеристиками географических объектов и явлений, представленных в базе данных в виде точек, линий, площадей и равномерных сеток;

  • содержит алгоритмы анализа пространственно координированных данных.

Геоинформатика - это современная научная дисциплина, которая изучает природные и социально-экономические геосистемы различных иерархических уровней посредством компьютерного моделирования на основе баз данных и баз знаний.

Подобно другим дисциплинам, которые вбирают в себя основы нескольких наук, геоинформатика формируется на стыке географии, информатики, теории информационных систем, картографии и других дисциплин с привлечением системного подхода и новейших достижений в области вычислительной техники

Связь ГИС с научными дисциплинами и технологиями:


  1. География

  2. Картография

  3. Дистанционное зондирование

  4. Топография и фотограмметрия

  5. Информатика

  6. Математика и статистика

Сегодня геоинформатика предстает в виде системы, охватывающей науку, технику и производство. Геоинформатика -это не только научная дисциплина, но и технология (ГИС-технология) сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно-координированной информации, целью которой является решение задач инвентаризации, оптимизации и управления геосистемами. Как производство геоинформатика включает в себя изготовление программных и аппаратных средств, создание баз данных, систем управления, стандартных и коммерческих ГИС различного целевого назначения и проблемной ориентации.

Взаимосвязи картографии и геоинформатики проявляются в следующих аспектах:

  1. тематические и картографические карты - главный источник пространственно - временной информации;

  2. системы географических и прямоугольных координат служат основой для координатной привязки всей информации, поступающей и хранящейся в ГИС;

  3. карты - основное средство географической интерпретации и организации данных дистанционного зондирования и другой используемой в ГИС информации (статистической, аналитической и т.п.);

  4. картографический анализ - один из наиболее эффективных способов выявления географических закономерностей, связей, зависимостей при формировании баз знаний, входящих в ГИС;

  5. математико-картографическое и компьютерно-картографическое моделирование - главное средство преобразования информации в процессе принятия решений, управления проведения экспертиз, составление прогнозов развития геосистем;

6 картографическое изображение - целесообразная форма представления информации потребителям.

Информационная система ~ это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска, размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур - главная особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов.

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

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

Поскольку главная задача информационной системы - обслуживание клиентов, система должна быть устроена так, чтобы ответ на любой запрос выдавался быстро и был достаточно полным.



Земельно-информационная система – географическая информационная система земельно-ресурсной и земельно-кадастровой специализации.

Отличие ЗИС от других информационных систем обусловлено особенностями их объекта – земли.


2. Функции ГИС

  1. Сбор геоданных (или просто данных): приобретение готовых электронных карт; конвертация из других форматов; непосредственная оцифровка с твердой основы; сканирование с твердой основы с последующей векторизацией; векторизация авиационных и космических снимков; непосредственный ввод координат географического объекта.

  2. Хранение данных. Существует две основных модели хранения геоданных: векторная, которая хранит географические объекты на карте в виде точек, линий и полигонов и растровая, сохраняющая географический объект в виде множества ячеек, которые покрывают всю область его расположения.

  1. Запросы. Существует два основных запроса: идентификация отдельных объектов (определение точного местоположения существующего объекта): где находится и какие атрибуты ему присвоены; идентификация объектов по условию (определение местоположения объекта, который удовлетворяет определённому условию).

4. Анализ данных. Основные виды анализа геоданных: буферизация (какие участки расположены на таком-то расстояние от такого-то объекта и другие запросы такого типа); наложение (объединяются объекты двух слоев для создания нового слоя, содержащего атрибуты обоих слоев, например, наложение почвы и растительности); сеть (рассматривается, как соединены линейные объекты и каким образом можно по ним передвигаться);

5. Отображение (осуществляется в виде карт графиков и диаграмм);

6. Вывод информации.
3. Способы классификации ГИС

Геоинформационные системы могут быть классифицированы по следующим признакам:



  • назначению (в зависимости от целевого использования и характера решаемых задач, например: мониторинговые, инвентаризационные, исследовательские, учебные ГИС и др.);

  • проблемно-тематической ориентации (в зависимости от области применения, например: экологические, природопользовательские, социально-экономические, земельно-кадастровые, геологические, чрезвычайных ситуаций, навигационные и др.);

  • территориальному охвату (в зависимости от масштаба базы данных, например: глобальные, общенациональные, региональные, локальные, муниципальные);

  • способу организации географических данных (в зависимости от форматов ввода, хранения, обработки и представления картографической информации).



4. Эволюция ГИС

История ГИС берет своё начало с конца пятидесятых годов прошлого столетия. Основные достижения в ГИС были получены в США, Канаде и Швеции. Россия и бывший СССР не участвовали в мировом процессе создания и развития геоинформационных технологий до середины 1980-х годов. В истории развития геоинформационных систем выделяют четыре периода:



  1. Новаторский период (поздние 1950-е - ранние 1970-е гг.). Исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоретические работы.

  2. Период государственных инициатив (начало 1970-х -начало 1980-х гг.). Развитие крупных геоинформационных проектов поддерживаемых государством, формирование государственных институтов в области ГИС, снижение роли и влияния отдельных исследователей и небольших групп. Государственная поддержка ГИС стимулировала развитие экспериментальных работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным сетям: автоматизированные системы навигации; системы вывоза городских отходов и мусора; движение транспортных средств в чрезвычайных ситуациях и т.д.

  1. Период коммерческого развития (ранние 1980-е - настоящее время). Широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции с базами непространственных данных, появление сетевых приложений, появление значительного числа непрофессиональных пользователей.

  2. Пользовательский период (поздние 1980-е - настоящее время). Повышенная конкуренция среди коммерческих производителей геоинформационных технологий услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и "открытость" программных средств позволяет использовать и даже модифициро вать программы, появление пользовательских "клубов", телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.


5. Сферы применения ГИС

Мониторинг и охрана природной среды. Комплексный контроль загрязнений, оценка ущерба от природных и антропогенных бедствий, планирование эвакуационных и восстановительных мероприятий.

Поиск и добыча минеральных ресурсов. От разведки до эксплуатации месторождений и рекультивационных мероприятий.

Транспортные, инженерные и коммуникационные сети. Планирование, прокладка и эксплуатация, анализ и оптимизация загрузки.

Городское хозяйство и региональное управление. Практически весь комплекс вопросов - от работы городских служб и ведения кадастров (систем учёта земельных и других видов ресурсов) до перспективного планирования.

Службы безопасности, правопорядка и спасения. Оперативный контроль, диспетчеризация и маршрутизация, анализ и прогноз ситуации.

Военное дело. От ведения разведки, анализа местности, планирования и управления боевыми и учебными операциями до учёта военного хозяйства.

Сфера бизнеса. Анализ пространственного распределения клиентов, партнёров и конкурентов, оптимизация работы службы доставки, взаимодействие с органами государственного управления и землепользования, учёт демографических данных. Системы выборов. Оценка пространственного распределения рейтинга, определение наиболее важных участков для агитации с учётом действий конкурентов.

ГИС даёт высокоэффективный результат также и в следующих отраслях: местное и государственное управление, нефтегазовую отрасль, банковское и страховое дело, телекоммуникации, операции с недвижимостью, сельское хозяйство, лесное и водное хозяйство, геодезия, навигация.

То, что необходимость в ГИС очень велика, показывают общемировые продажи программного обеспечения для создания геоинформационных систем, сумма которых в 1997 году превысила 1 млрд. долларов, а с учётом сопутствующих программных и аппаратных средств достигла почти 10 миллиардов.

Лекция № 2. Аппаратные средства и программное обеспечение ГИС
План:


  1. Базовые компоненты ГИС

2.Структура ГИС

3. Программное обеспечение ГИС


1. Базовые компоненты ГИС

Геоинформационные системы включают в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители и пользователи.



Аппаратные средства. Аппаратные средства представляют собой: компьютеры (рабочие станции, ноутбуки, карманные ПК); средства хранения данных (винчестеры, компакт-диски, дискеты, флэш-память); устройства ввода информации (дигитайзеры, сканеры, цифровые камеры и фотоаппараты, клавиатуры, компьютерные мыши); устройства вывода информации (принтеры, плоттеры, проекторы, дисплеи).

Программное обеспечение ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической информации. Они очень сильно различаются в цене и функциональности. Выбор программного обеспечения зависит от решаемых пользователем задач.

Данные - это данные о пространственном положении и о состоянии объектов. Они собираются и подготавливаются самим пользователем, либо приобретаются у поставщиков. Источники геоданных для ГИС:

  • Бумажные карты.

  • Данные полевой съемки (геодезические и топографические работы).

  • Всевозможные табличные и скалярные данные.

  • Данные дистанционного зондирования Земли.

  • Современные непрерывные технологии (GPS-трассирование, лазерное сканирование).

Исполнители - это люди, которые работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач.

Пользователи ГИС - это технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, и обычные сотрудники (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы.
2.Структура ГИС

Структура ГИС, как правило, включает четыре обязательные подсистемы:



  1. Ввода данных, обеспечивающую ввод и/или обработку пространственных данных, полученных с карт, материалов дистанционного зондирования и т.д.;

  2. Хранения и поиска, позволяющие оперативно получать данные для соответствующего анализа, актуализировать и корректировать их;

  3. Обработки и анализа, которая дает возможность оценивать параметры, решать расчетно-аналитические задачи;

4) Представления (выдачи) данных в различном виде (карты, таблицы, изображения, блок-диаграммы, цифровые модели местности и т.д.).

Подсистема ввода информации - это программный или аппаратно-программный блок, отвечающий за получения данных. Например, дигитайзеры, на котором осуществляется оцифровка карт, сканер, считывающий изображение в виде растра, электронные геодезические приборы.

Ввод данных - процедура кодирования данных в компьютерно-читаемую форму и их запись в базу данных GIS.

Ввод данных включает три главных шага:



  • Сбор данных

  • Их редактирование и очистка

  • Геокодирование данных - это генерация геометрических данных на основе табличных значений, представляющих собой почтовые адреса или линейные координаты. Имеются следующие методы: StreetInfo (адресное геокодирование), линейные координаты.

Последние два этапа называются также предобработкой данных.

Каталог: company -> personal -> user
user -> Лекция №2 по дисциплине «Операционные системы и оболочки» Тема №2 Операционные оболочки и среды для студентов специальности 230400. 62 Информационные системы и технологии
user -> Учебно-методический комплекс по дисциплине «Информационные компьютерные сети»
user -> -
user -> Лекция №7 по дисциплине«Операционные системы и оболочки» Тема №5 Управление памятью для студентов специальности 230400. 62-Информационные системы и технологии шифр наименование
user -> Лекция №13 Операционная система Windows по дисциплине«Операционные системы и оболочки»
user -> Литература dns (структура, обработка запросов, ресурсные записи) Семенов Ю. А. (Гнц итэф)
user -> Учебно-методический комплекс по дисциплине «Информационные технологии»


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал