Роль геоинформационных систем в структуре современного общества

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ярославский государственный технический университет»

Кафедра «Гидротехническое и дорожное строительство»

Реферат

по дисциплине «Геоинформационные системы в дорожном строительстве»

Роль геоинформационных систем в структуре современного общества

Реферат выполнил студент гр. АСД-27

Каменев С.Е.

Содержание Введение

1 Общие сведения

2 Применение ГИС

3 ГИС в современном обществе

3.1 Использование ГИС частными лицами

3.2 Исследование социальных процессов

3.3 Разработка месторождений полезных ископаемых

3.4 ГИС в военном деле

3.5 Взаимодействие государства и общества

3.6 Учебный процесс и научная деятельность

3.7 ГИС в экологии

3.8 Строительство и бизнес

3.9 Задачи ГИС в транспортном хозяйстве Заключение

Введение

С самого своего появления геоинформационные системы (ГИС) помогают решать различные задачи, стоящие перед обществом. Ясно, что решением этих задач занимаются, в первую очередь, государственные организации, большая же доля этих организаций среди пользователей ГИС только подчеркивает роль этой технологии в решении общественно значимых задач. ГИС так же используются и коммерческими организациями, такими как: MapInfo, ArcView, WinGIS, GeoDraw.

1 Общие сведения геоинформационный месторождение учебный транспорт Геоинформационные системы (ГИС) — многофункциональные средства анализа сведенных воедино табличных, текстовых и картографических данных бизнеса, демографической, статистической, земельной, муниципальной, адресной и другой информации.

Главное преимущество ГИС перед другими информационными технологиями заключено в наборе средств создания и объединения баз данных с возможностями их географического анализа и наглядной визуализации в виде разных карт, графиков, диаграмм, прямой привязке друг к другу всех атрибутивных и графических данных.

По сфере использования ГИС не имеют себе равных. Они применяются в транспорте, строительстве, навигации, науке, геологии, географии, военном деле, топографии, экономике, изучении, прогнозе погоды и т. д. Переход к автоматизированным методам создания карт с помощью ГИС имеет ряд преимуществ:

· повышение точности картографической информации;

· сокращение трудозатрат на изготовление продукции;

· увеличение производительности труда за счет автоматизации отдельных операций или исключения их.

Методологической основой процессов обработки информации в ГИС является цифровое моделирование местности, объединяющее процессы сбора первичной информации, ее моделирования и обновления, обработки и формирования документов.

Использование ГИС происходит на разных уровнях. Это обусловлено многообразием геоинформационных технологий.

Выделяют следующие территориальные уровни использования ГИС в России:

· глобальный уровень — Россия на глобальном и еврапейском фоне, масштаб 1: 4 500 000 — 1: 100 000 000;

· всероссийский уровень — вся территория страны, включая прибрежные акватории и приграничные районы, масштаб 1 :2 500 000 — 1 :20 000 000;

· региональный уровень — крупные природные и экономические регионы, субъекты Федерации, масштаб 1: 500 000 — 1:4 000 000;

· локальный уровень — области, районы, национальные парки, ареал кризисных ситуаций, масштаб 1: 50 000 — 1 000 000;

· муниципальный уровень — города, городские районы, пригородные зоны, масштаб 1: 50 000 и крупнее.

Задав определенные критерии поиска, вы легко можете найти необходимый вам объект, и, не тратя лишнего времени, заниматься его освоением. Найти квартиру, которая будет иметь определенное количество комнат, метраж кухни и при этом будет расположена недалеко от работы и школы ваших детей теперь очень просто.

Сегодня карты городов и местностей быстро устаревают — ведется новое строительство, проектируются дороги. ГИС позволяют отслеживать эти изменения и вносить их в базу данных практически молниеносно. Запущенная в виртуальную сеть, такая карта позволит всегда иметь под рукой актуальные данные.

2 Применение ГИС Ученые подсчитали, что 85% информации, с которой сталкивается человек в своей жизни, имеет территориальную привязку. Поэтому перечислить все области применения ГИС просто невозможно. Этим системам можно найти применение практически в любой сфере трудовой деятельности человека.

ГИС эффективны во всех областях, где осуществляется учет и управление территорией и объектами на ней. Это практически все направления деятельности органов управления и администраций: земельные ресурсы и объекты недвижимости, транспорт, инженерные коммуникации, развитие бизнеса, обеспечение правопорядка и безопасности, управление ЧС, демография, экология, здравоохранение и т. д.

ГИС служат для графического построения карт и получения информации как об отдельных объектах, так и пространственных данных об областях, например о расположении запасов природного газа, плотности транспортных коммуникаций или распределении дохода на душу населения в государстве. Отмеченные на карте области во многих случаях гораздо нагляднее отражают требуемую информацию, чем десятки страниц отчетов с таблицами.

3 ГИС в современном обществе

3.1 Использование ГИС частными лицами Любому жителю важно знать, где в его окрестности находятся социально значимые объекты государственных служб: медицинские учреждения, почтовые отделения и т. д. Самый эффективный способ предоставления этой информации — на интерактивной карте в Интернете, публикуемой с помощью ГИС-сервера.

Как сказано выше, каждая служба может предоставлять информацию о своих объектах и их зонах обслуживания как самостоятельную веб-службу, даже не договариваясь об объединении информации с другими организациями, а интеграция информации может осуществляться программными средствами ГИС-сервера или клиента. Информационное наполнение общего сервиса может также включать данные о планировании развития территории, маршрутах общественного транспорта, оперативную информацию об изменениях в организации дорожного движения и многое другое. Функциональность такого сервиса — типично «гисовская»: выдача информации об указанном пользователем объекте на карте, поиск объектов обслуживания по заданным критериям, поиск пути для движения на личном транспорте с учетом текущих ограничений или для проезда на общественном транспорте по действующим его маршрутам. Появление и распространение веб-картографии, индивидуальных средств позиционирования и мобильного доступа создало предпосылки к возникновению новой, геоинформационной среды.

Рисунок 1 — Картографический сервис Google Maps

Как известно, «свято место пусто не бывает», и в этой среде стали появляться новые, наложенные сервисы, и новые виды деятельности граждан.

Популярные картографические сервисы типа Google Maps, Яндекс. Карты, Bing Maps и др. позволяют гражданам не просто «смотреть карту», но и находить нужные им услуги поблизости от того места, где они находятся или планируют быть, получать указания для проезда к ним и др. Но, что более важно для общества, на основе этих служб создаются независимые сервисы с информационным наполнением, не контролируемым ни государством, ни самими поставщиками базовой веб-картографии. Появление таких независимых проектов лежит, по сути, в русле развития демократических институтов. Среди наиболее известных можно назвать проекты OpenStreetMap (OSM) и Wikimapia. OSM, в переводе «открытая карта улиц» — глобальный проект по созданию общедоступной дорожной карты, т. е. такой, которая полностью свободна от каких-либо ограничений на распространение (секретности и копирайта) и создается на основе добровольного внесения информации гражданами на безвозмездной основе. Wikimapia — наложенный на Google Maps сервис, позволяющий любому человеку обрисовывать и подписывать объекты, которые можно видеть на космических снимках, и, естественно, видеть то, что уже подписали другие пользователи проекта.

3.2 Исследование социальных процессов Демографические исследования, начиная с переписи населения, нуждаются в этих системах, поскольку данные для них имеют пространственную природу. Ведь важно знать не только, сколько всего людей того или иного возраста, той или иной национальности, того или иного достатка есть в стране, но и как они распределены территориально. Важно также знать, как распределена экономическая активность, транспортная инфраструктура и множество других факторов. Без этого невозможно построить прогноз развития страны и найти оптимальные решения в области региональной, социальной, экономической, миграционной политики. Те же факторы важны и для частного сектора, поскольку без них невозможны полноценные маркетинговые исследования и стратегическое планирование бизнеса.

Геоинформационная технология позволяет исследовать социальные процессы в отдельности, она позволяют также моделировать их взаимодействие. Например, мониторинг природных очагов опасных инфекций необходим для планирования противоэпидемических мероприятий среди людей. Но наряду с таким применением, что называется, «в лоб», ГИС позволяют находить и оценивать менее заметные корреляции, например, между изменениями природных условий и объемами страховых выплат по определенным видам страхования. Эта возможность может быть ценна как для государственных страховых систем, так и для частного страхового бизнеса.

3.3 Разработка месторождений полезных ископаемых Основными направлениями применения ГИС в добывающем комплексе являются: геология и геофизика, разведка недр, проектирование и прокладка трубопроводов, решение сетевых коммуникационных задач, управление имуществом и территориями, контроль за состоянием оборудования и трубопроводов, экология, контроль разливов нефти, оценка ущерба, моделирование, управленческие задачи.

В чём же преимущество ГИС перед другими информационными системами? В первую очередь это возможность визуального отображения пространственной информации при сохранении всех особенностей по хранению и обработке информации.

При освоении месторождения, добыче и транспортировке полезных ископаемых нефтяная или газовая компания в первую очередь сталкивается с проблемой сбора, накопления и обработки больших объёмов пространственной геолого-физической информации. Раньше данную проблему решали путём использования бумажных топографических карт и планов, и ведения справочной картотеки. Но работа с бумажными носителями имеет ряд недостатков, которые существенно замедляют, а порой, делают невозможным анализ огромного массива данных. Геоинформационные системы, позволяют решить эту проблему быстро и качественно.

3.4 ГИС в военном деле ГИС ВН — функционально-ориентированная ГИС, предназначенная для решения задач военного назначения.

ГИС ВН предназначены для применения в автоматизированных системах управления войсками и оружием, поддержки принятия решения командованием, планирования боевых действий войск и видов боевого обеспечения.

Впервые научно-исследовательские и экспериментальные работы по преобразованию традиционных карт в цифровую форму были поставлены в Канаде США, СССР и в других странах. Значительный импульс в становлении и развитии теории и практики цифровой картографической геоинформатики явилось интенсивное подключение Министерств обороны ряда стран к решению проблемы преобразования в цифровую форму традиционных топографических карт.

Состав информации, необходимой органам управления и штабам в процессе их деятельности напоминает слоеный пирог, с постоянно увеличивающимся количеством слоев — видов используемых данных. Кроме данных о местности растет поток используемой в процессе управления войсками оперативно-тактической, разведывательной, метео и геофизической информации, которую необходимо анализировать и учитывать при подготовке и проведении операций. Уже сегодня необходимые разновидности данных в требуемых объемах не могут быть приняты, обработаны и интегрированы с использованием существующих технических средств органами военного управления при принятии оперативных решений на проведение операций и применение оружия. Объемы этой информации огромны.

Особый интерес представляют геоинформационные системы военного назначения (ГИС ВН), которые являются неотъемлемой частью современных автоматизированных систем управления войсками и оружием.

Основу всей, используемой в ГИС ВН информации, составляет цифровая информация о местности (ЦИМ). ЦИМ используется для координатной привязки различных видов информации, необходимой при планировании операций и применения различных видов оружия. К этой информации следует отнести разведывательные данные, получаемые средствами космической, воздушной, наземной и агентурной разведок, метеорологическую информацию, получаемую средствами геофизического обеспечения, специализированную информацию о фоно-целевой обстановке для высокоточного оружия, а также необходимые данные о своих войсках. При этом для решения различных задач управления войсками и оружием требуются различные виды ЦИМ.

Основные области задач, решаемые с помощью ГИС в военной области. По оценкам специалистов применение ГИС позволит повысить эффективность управления войсками и оружием с использованием электронных карт и другой пространственной информация о местности на 40 и более процентов.

Для чего предназначены геоинформационные системы военного назначения? ГИС ВН предоставляют пользователям средства для:

* сбора, накопления и визуализации цифровой информации о местности (ЦИМ), а также привязки и использования совместно с ЦИМ различной тематической пользовательской информации;

* создания и издания топографических и специальных карт;

* разработки и выполнения ГИС-приложений, решающих широкий круг задач от анализа и оценки местности до моделирования действий войск на различных уровнях: от подразделения до Вооруженных Сил в целом, использования их в автоматизированных системах управления войсками и оружием.

3.5 Взаимодействие государства и общества Еще одно полезное дело, которому может поспособствовать ГИС-технология — поддержка взаимодействия государства и общества. Сетевые сервисы, развиваемые в рамках парадигмы электронного правительства, позволяют наиболее полно информировать граждан о планах и действиях государственных органов власти и организаций. Эта полнота достигается тем, что информация из разных ведомств может легко интегрироваться на основе географического положения без необходимости как-то увязывать ее элементы. В английском даже появился специальный термин «loose coupling», который обозначает «мягкое» связывание данных и систем, не требующее их переделки с целью совместного использования. Благодаря ему владелец тематической информации может опубликовать веб-службу только со своей информацией, а ее интеграцию с другими источниками тематической информации и базовой картографией выполнят программные средства пользователя или сервера интеграции. Государственным организациям особенно нравится в этом подходе то, что не надо специально заниматься увязкой данных или отдавать свои данные кому-то еще. Технология веб-картографии позволяет обходиться без этого.

Сетевые географические сервисы позволяют не только передавать информацию от органов власти гражданам, но и в обратном направлении. Это может делаться и посредством диспетчерской службы, собирающей сигналы от жителей и интегрирующей их в базе геоданных в общую картину проблем, и посредством интерактивного картографического сервиса, где жители сами могут указывать на карте проблемные места и описывать, что там не в порядке. Точно таким же образом могут проводиться общественные обсуждения планов нового строительства и развития территории.

Всё вместе это позволяет улучшить качество жизни людей благодаря снижению их затрат на получение и передачу информации при взаимодействии с государством, а также благодаря более адекватным действиям администраций, основывающих свои решения на предложениях и сигналах граждан.

3.6 Учебный процесс и научная деятельность Применение ГИС в государственных организациях и частных компаниях стремительно растет. Следствием этого является растущая потребность в квалифицированных подготовленных специалистах, хорошо разбирающихся в задачах и методах пространственного анализа. В результате, студенты соответствующих специальностей имеют возможность выбора интересной престижной работы, требующей полноценных знаний в области ГИС.

Ввиду растущей популярности ГИС одной из наиболее актуальных является задача расширения числа предлагаемых студентам учебных и практических курсов, в том числе специализированных. В последние годы помимо общих курсов по основам ГИС технологии и ее применению в таких традиционных прикладных областях как экология, лесное хозяйство, изучение природных ресурсов, появились, например, такие специализированные курсы как «Введение в почвоведение», «Полевые методы в археологии», «Ландшафтная архитектура и урбанистика», «Социологический и политический анализ», где ГИС играет роль универсального инструмента, облегчающего освоение основных научных дисциплин.

Рисунок 2 — ГИС MapInfo

ГИС позволяет студентам освоить новые подходы к рассмотрению данных и современные методы работы с ними с использованием компьютеров. Кроме того, ГИС приобщает студентов к коллективному труду, поскольку выполнение учебных проектов, как правило, требует высокого уровня кооперации.

В результате повышенного интереса к ГИС регулярные учебные занятия по ним проводятся примерно в 1 000 высших учебных заведений во многих странах, а общее число университетов и колледжей, в которых применяется ГИС, близко к 3,5 тысячам. А, к примеру, Министерство образования и обучения провинции Онтарио, Канада, предоставило доступ к лицензиям ArcView каждой из 800 средних школ, расположенных в этом районе.

Помимо учебного процесса как такового, ГИС широко используется в деятельности университетских научных центров и лабораторий при выполнении исследовательских и прикладных проектов, в том числе междисциплинарных и международных, где активно применяются средства распространения и взаимного обмена данными по локальным и глобальным сетям.

3.7 ГИС в экологии С помощью геоинформационных систем определяются взаимосвязи между различными параметрами (например, почвами, климатом и урожайностью сельскохозяйственных культур), выявляются места разрывов электросетей.

Отбор и хранение информации о земле, исследования многолетней динамики лесных экосистем, инвентаризация зеленых насаждений, лесные биогеоценозы и анализ их изменений, предупреждение проблем связанных и не связанных с человеческим фактором, предотвращение природных катастроф путём мониторинга природных территорий, наблюдения за сферой обитания тех или иных видов животных и растений — это далеко не все задачи, которые решаются с помощью ГИС.

3.8 Строительство и бизнес ГИС позволяют точнейшим образом учитывать координаты объектов и площади участков. Благодаря возможности комплексного (с учетом множества географических, социальных и других факторов) анализа информации о качестве и ценности территории и объектов на ней, эти системы позволяют наиболее объективно оценивать участки и строительные объекты.

Риэлторы используют ГИС для поиска, к примеру, всех домов на определенной территории, имеющих шиферные крыши, три комнаты и 10-метровые кухни, а затем выдачи более подробного описания этих строений. Запрос может быть уточнен введением дополнительных параметров, например, стоимостных. Можно получить список всех домов, находящих на определенном расстоянии от конкретной магистрали, лесопаркового массива или места работы.

Компания, занимающаяся инженерными коммуникациями, может четко спланировать ремонтные или профилактические работы, начиная с получения полной информации и отображения на экране компьютера (или на бумажных копиях) соответствующих участков, скажем водопровода, и заканчивая автоматическим определением жителей, на которых эти работы повлияют, с уведомлением их о сроках предполагаемого отключения или перебоев с водоснабжением. Для космических и аэрофотоснимков важно то, что ГИС могут выявлять участки поверхности с заданным набором свойств, отраженных на снимках в разных участках спектра. В этом — суть дистанционного зондирования. Но на самом деле эта технология может с успехом применяться и в других областях. Например, в реставрации: снимки картины в разных областях.

Рисунок 3 — Использование ГИС в строительных нуждах Геоинформационная система может использоваться для осмотра как больших территорий (панорама города, штата или страны), так и ограниченного пространства, к примеру, зала казино. С помощью этого программного продукта управленческий персонал казино получает карты с цветовым кодированием, отражающим движение денег в играх, размеры ставок, взятие «банка» и другие данные из игорных автоматов.

ГИС помогает, например, в решении таких задач, как предоставление разнообразной информации по запросам органов планирования, разрешение территориальных конфликтов, выбор оптимальных (с разных точек зрения и по разным критериям) мест для размещения объектов и т. д. Требуемая для принятия решений информация может быть представлена в лаконичной картографической форме с дополнительными текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами.

3.9 Задачи ГИС в транспортном хозяйстве В области транспорта ГИС давно уже показали свою эффективность благодаря возможности построения оптимальных маршрутов как для отдельных перевозок, так и для целых транспортных систем, в масштабе отдельного города или целой страны. При этом возможность использования наиболее актуальной информации о состоянии дорожной сети и пропускной способности позволяет строить действительно оптимальные маршруты.

Заключение

Применение ГИС в интересах всего общества широко. Помимо того, что эта технология позволяет людям лучше узнать среду, в которой они существуют, геоинформационные системы помогают решать множество конкретных задач, важных для всех людей.

Список использованных источников

1 Берлянт А. М. Картография: Учебник для вузов. — М.: АспектПресс, 2001. — 336 c.

2 Скворцов, А. В. Геоинформационные системы в дорожном строительстве: справочная энциклопедия дорожника. — М.: ФГУП «ИНФОРММАВТОДОР», 2006. — 135 с.

3 ДеМерс Майкл Н. Географические информационные системы. Основы.: Пер. с англ. — М.: Дата+, 1999. — 490 с.