Развитие географических информационных систем
Первый период развивался на фоне успехов компьютерных технологий: появление электронных вычислительных машин (ЭВМ) в 50-х годах, цифрователей, плоттеров, графических дисплеев и других периферийных устройств в 60-х при одновременном, часто независимом друг от друга, создании программных алгоритмов и процедур графического отображения информации на дисплеях и с помощью плоттеров, формальных методов… Читать ещё >
Развитие географических информационных систем (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Одна из наиболее интересных черт раннего развития Географических Информационных Систем (ГИС), особенно в шестидесятые годы, заключается в том, что первые инициативные проекты и исследования сами были географически распределены по многим точкам, причем эти работы осуществлялись независимо.
Возникновение и бурное развитие ГИС было предопределено богатейшим опытом топографического и, особенно, тематического картографирования, успешными попытками автоматизировать картосоставительский процесс, а также революционным достижениями в области компьютерных технологий, информатики и компьютерной графики.
В истории развития ГИС можно выделить четыре периода:
Пионерный 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. | |
Период государственных инициатив ранние 1970;е — ранние 1980;е гг. | Развитие крупных геоинформационных проектов поддерживаемых государством, формирование государственных институтов в области ГИС, снижение роли и влияния отдельных исследователей и небольших групп. | |
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, системы, поддерживающие индивидуальные наборы данных на отдельных компьютерах, открывают путь системам, поддерживающим корпоративные и распределенные базы геоданных. | |
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 модифицировать программы, появление пользовательских «клубов», телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры. | |
Первый период развивался на фоне успехов компьютерных технологий: появление электронных вычислительных машин (ЭВМ) в 50-х годах, цифрователей, плоттеров, графических дисплеев и других периферийных устройств в 60-х при одновременном, часто независимом друг от друга, создании программных алгоритмов и процедур графического отображения информации на дисплеях и с помощью плоттеров, формальных методов пространственного анализа, программных средств управления базами данных.
Большое влияние в этот период оказывают теоретические работы в области георафии и пространственных взаимосвязей, а также становление количественных методов в географии в США, Канаде, Англии, Швеции (работы У. Гаррисона (WilliamGarrison), Т. Хагерстранда (TorstenHagerstrand), Г. Маккарти (HaroldMcCarty), Я. Макхарга (IanMcHarg).
Первый безусловный крупный успех становления геоинформатики и ГИС — это разработка и создание Географической Информационной Системы Канады (CanadaGeographicInformationSystem, CGIS). Начав свою историю в 60-х годах, эта крупномасштабная ГИС поддерживается и развивается по сей день.
" Отцом" ГИС Канады считается Роджер Томлинсон (RogerTomlinson), под руководством которого были разработаны и реализованы многие концептуальные и технологические решения.
Назначение ГИС Канады состояло в анализе многочисленных данных, накопленных Канадской службой земельного учета (CanadaLandInventory), и в пеолучении статистических даных о земле, которые бы использовались при разработке планов землеустройства огромных площадей преимущественно сельскохозяйственного назначения.
Для этих целей требовалось создать классификацию использования земель, используя данные по сельскохозяйственной, рекреационной, экологической, лесохозяйственной пригодности земель, отразить сложившуюся структуру использования земель, включая землепользователей и землевладельцев.
Наиболее узким местом проекта являлось обеспечение эффективного ввода исходных картографических и тематических данных. Для этого разработчикам ГИС Канады, не имевшим опыта по внутренней организации больших массивов пространственных данных, потребовалось создать новую технологию, ранее нигде не применявшуюся, позволяющую оперировать отдельными слоями и делать картометрические измерения. Для ввода крупноформатных земельных планов было даже спроектировано и создано специальное сканирующее устройство.
Большое воздействие на развитие ГИС оказала Гарвардская лаборатория компьютерной графики и пространственного анализа (HarvardLaboratoryforComputerGraphics&SpatialAnalysis) Массачусетского технологического института. Ее основал в середине 60-х годов Говард Фишер (HowardFisher) с целью разработки программных средств многофункционального компьютерного картографирования, которые стали существенным шагом в алгоритмическом совершенствовании ГИС и оставались ими вплоть до начала 80-х годов. В настоящее время эти исследования продолжаются в более меньших масштабах.
Программное обеспечение Гарвардской лаборатории широко распространялось и помогло создать базу для развития многих ГИС-приложений. Именно в этой лаборатории Дана Томлин (DanaTomlin) заложила основы картографической алгебры, создав знаменитое семейство растровых программных средств MapAnalysisPackage — MAP, PMAP, aMAP.
Наиболее известными программными продуктами Гарвардской лаборатории являются:
SYMAP (система многоцелевого картографирования).
CALFORM (программа вывода картографического изображения на плоттер).
SYMVU (просмотр перспективных (трехмерных) изображений).
ODYSSEY (предшественник знаменитого ARC/INFO).
Период государственных инициатив — ранние 1970е — ранние 1980е гг.:
В конце 60х годов в США сформировалось мнение о необходимости использования ГИС — технологий для обработки и представления данных Национальных Переписей Населения (US CensusData).
Потребовалась методика, обеспечивающая корректную географическую «привязку» данных переписи. Основной проблемой стала необходимость конвертирования адресов проживания населения, присутствовавших в анкетах переписи, в географические координаты таким образом, чтобы результаты переписи можно было бы оформлять в виде карт по территориальным участкам и зонам Национальной переписи.
Для этих целей Национальное Бюро Переписей США (U.S. CensusBureau) разработало комплексный подход к «географии переписей» и 1970 год — год очередной Национальной Переписи США, проводимой раз в десять лет — впервые стал годом «географически локализованной переписи» .
Был разработан специальный формат представления картографических данных DIME (DualIndependentMapEncoding), для которого былиопределены прямоугольные координаты перекрестков, разбивающих улицы всех населенных пунктов США на отдельные сегменты.
Алгоритмы обработки и представления картографических данных были заимствованы у разработчиков ГИС Канады и Гарвардской лаборатории и оформлены в виде программы POLYVRT, осуществляющей конвертирование адресов проживания в соответствующие координаты, описывающие графические сегменты улиц.
Создание, государственная поддержка и обновление DIME-файлов стимулировали также 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.
Одновременно на основе этой информации была создана серия атласов крупных городов, содержащих результаты переписи 1970 года, а также большое количество упрощенных компьютерных карт для маркетинга, планирования розничной торговли и т. д.
Пользовательский период — поздние 1980е — настоящее время:
Повышенная конкуренция среди коммерческих производителей геоинформационных технологий услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и «открытость» программных средств позволяет использовать и даже модифицировать программы, появление пользовательских «клубов», телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры В этот период пример нового отношения к пользователям показали разработчики и владельцы геоинформационного программного продукта GRASS (GeographicResourcesAnalysisSupportSystem) для рабочих станций, созданного американскими военными специалистами (ArmyCorpsofEngineers) для задач планирования природопользования и землеустройства.
Они открыли GRASS для бесплатного пользования (public-domain), включая снятие авторских прав на исходные тексты программ. В результате, пользователи и программисты могут создавать собственные приложения, интегрирую GRASS с другими программными продуктами.
В настоящее время GRASS Version 4.1, созданная в 1993 году, включая исходные тексты программ, системную и справочную документацию, учебное пособие для пользователей, ряд наборов данных в качестве примеров, открыто распространяется в сетях Internet.
Насыщение рынка программных средств для ГИС, в особенности, предназначенных для персональных компьютеров (Desktop GIS) резко увеличило область применения ГИС-технологий.
В наиболее развитых в геоинформационном отношении странах эти проблемы решаются в настоящее время путем формирования государственных национальных и междуниродных инициатив по разработке и созданию т.н. Инфраструктур Геопространственных Данных, включающих вопросы ГИС технологии, телекоммуникации, стандартизации данных и профессиональной подготовки.