Геоинформационная система (ГИС): понятие, компоненты

Понятие о геоинформационной системе (ГИС)

Геоинформатика — область знаний, изучающая методы и средства получения, хранения, обработки, передачи и представления пространственно-временной информации, связанной с геопространством.

Геоинформационные системы (ГИС) — это информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, анализ и отображение пространственных данных и связанных с ними непространственных, а также получение на их основе информации и знаний о географическом пространстве.

ГИС возникли в 1960;70 гг. на стыке технологий обработки информации в системах управления базами данных и визуализации графических данных в системах автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированного производства карт, управления сетями. Интенсивное использование ГИС началось в середине 90-х гг. ХХ в., когда появились мощные и относительно дешевые персональные компьютеры и более доступное и понятное программное обеспечение.

Первоначально ГИС представляли собой географические информационные системы. В настоящее время ГИС интегрируют с автоматизированными системами инвентаризации, проектирования, навигации, управления и др.

Современные ГИС по сути являются информационно-управляющими системами, функциональные возможности которых значительно шире географических информационных систем.

Исходные данные для создания ГИС:

• ? картографические материалы (топографические и общегеографические карты, карты административно-территориального деления, кадастровые планы и др.). Так как получаемые с карт данные имеют пространственную привязку, они используются в качестве базового слоя ГИС;
• ? данные дистанционного зондирования (ДДЗ) — материалы фототопографических съемок и других неконтактных съемок, например, гидроакустические съемки рельефа морского дна. Материалы таких съемок обеспечивают получение как количественной, так и качественной информации о различных объектах природной среды;
• ? результаты геодезических измерений на местности, выполняемые с помощью геодезических приборов, спутниковых приемников, трёхмерных сканеров и т. д.;
• ? данные государственных статистических служб по самым разным отраслям народного хозяйства, а также данные стационарных измерительных постов наблюдений (гидрологические и метеорологические данные, сведения о загрязнении окружающей среды и т. д.);
• ? атрибутивные данные (временная и описательная информация, содержащая разнообразные сведения об объектах естественного и искусственного происхождения, расположенных на физической поверхности земли).

Местоположение объектов ГИС определяется координатными геоданными, которые содержат метрическую информацию, представленную совокупностью геометрических элементов: точек, линий, контуров и площадей. Основной формой представления координатных данных являются цифровые модели (ЦМ).

Для визуализации геоданных в ГИС используют графические модели координатных данных, основанные на векторных и растровых моделях.

Считается, что географические или пространственные данные составляют более половины объема всей циркулирующей информации, используемой организациями, занимающимися разными видами деятельности, в которых необходим учет пространственного размещения объектов. ГИС ориентирована на обеспечение возможности принятия оптимальных управленческих решений на основе анализа пространственных данных.

Ключевыми словами в определении ГИС являются? анализ пространственных данных или пространственный анализ.

Современные ГИС расширили использование карт за счет хранения графических данных в виде отдельных тематических слоев, а качественных и количественных характеристик составляющих их объектов в виде баз данных.

Такая организация данных при наличии гибких механизмов управления ими, обеспечивает принципиально новые аналитические возможности.

Конкретизируя термины «данные», «информация», «знания», применительно к оперированию ими в информационной системе, можно отметить, что, имея много общего, эти понятия различаются по своей сути.

Под данными понимается совокупность фактов, известных об объектах, либо результаты измерения этих объектов. Данные, используемые в ГИС, отличаются высокой степенью формализации.

Данные? это как бы строительный элемент в процессе создания информации, поскольку она получается в процессе обработки данных.

Применительно к ГИС под информацией понимается совокупность сведений, определяющих меру наших знаний об объекте. Информационные системы можно рассматривать как эффективный инструмент получения знаний.

Различия между терминами «данные», «информация» и «знания» прослеживаются в истории развития технических систем, так вначале появились банки данных, позднее информационные системы, затем появились системы, основанные на знаниях? интеллектуальные системы.

В настоящее время на рынке программных продуктов представлено несколько видов систем, работающих с пространственно-распределенной информацией, к ним в частности, относятся системы автоматизированного проектирования, автоматизированного картографирования и ГИС.

ГИС по сравнению с другими автоматизированными системами обладают развитыми средствами анализа пространственных данных. ГИС системы разрабатываются с целью решения научных и прикладных задач по мониторингу экологических ситуаций, рациональному использованию природных ресурсов, а также для инфраструктурного проектирования, городского и регионального планирования, для принятия оперативных мер в условиях чрезвычайных ситуаций др.

Множество задач, возникающих в жизни, привело к созданию различных ГИС, которые могут классифицироваться по следующим признакам:

• 1. По функциональным возможностям:
  • ? полнофункциональные ГИС общего назначения;
  • ? специализированные ГИС ориентированы на решение конкретной

задачи в какой-либо предметной области;

• ? информационно-справочные системы для домашнего и информационно-справочного пользования.
• 2. Функциональные возможности ГИС определяются также архитектурным принципом их построения:
  • ? закрытые системы? не имеют возможностей расширения, они способны выполнять только тот набор функций, который однозначно определен на момент покупки;
  • ? открытые системы отличаются легкостью приспособления, возможностями расширения, так как могут быть достроены самим пользователем при помощи специального аппарата.
• 3. По пространственному (территориальному) охвату:
  • ? глобальные (планетарные);
  • ? общенациональные;
  • ? региональные;
  • ? локальные (в том числе муниципальные).
• 4. По проблемно-тематической ориентации:
  • ? общегеографические;
  • ? экологические и природопользовательские;
  • ? отраслевые.
• 5. По способу организации географических данных:
  • ? векторные;
  • ? растровые;
  • ? векторно-растровые ГИС.

В качестве источников данных для формирования ГИС служат:

• 1. Картографические материалы. Сведения, получаемые с карт, имеют территориальную привязку, поэтому их удобно использовать в качестве базового слоя ГИС. Если нет цифровых карт на исследуемую территорию, тогда графические оригиналы карт преобразуются в цифровой вид.
• 2. Данные дистанционного зондирования (ДДЗ) все шире используются для формирования баз данных ГИС. К ДДЗ, прежде всего, относят материалы, получаемые с космических носителей. Для дистанционного зондирования применяют разнообразные технологии получения изображений и передачи их на Землю, носители съемочной аппаратуры (космические аппараты и спутники) размещают на разных орбитах, оснащают разной аппаратурой. Все это обуславливает широкий спектр экологических задач, решаемых с применением ДДЗ.
• 3. Статистические данные содержат данные государственных статистических служб по самым разным отраслям народного хозяйства, а также данные стационарных измерительных постов наблюдений.

В ГИС редко используется только один вид данных, чаще всего это сочетание разнообразных данных на какую-либо территорию.