Ce programe sunt legate de gis. Sisteme de informații geografice (GIS) - ce este?

Aplicarea GIS în managementul teritorial și economic

„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 timp ce în altele acest proces abia începe.
Unul dintre domeniile de activitate în care procesul de automatizare abia începe să capete amploare este managementul teritoriului și al fermei. Pentru a gestiona teritoriul, de regulă, se utilizează GIS - sisteme de informații geografice sau sisteme de informații geografice.
În țările industrializate, unde de mult timp s-a acordat atenție problemelor de automatizare, 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 capacitățile GIS, de regulă, se reduc la afișarea unei hărți sau a unui plan al unui anumit teritoriu.

2. Sistem de informare geografică, concept și software

2.1 Conceptul de GIS

Un sistem de informații geografice (GIS) este un complex software și hardware care rezolvă problemele de stocare, afișare, actualizare și analiză a informațiilor spațiale și de atribute asupra obiectelor teritoriale. Una dintre funcțiile principale ale GIS este crearea și utilizarea hărților digitale (electronice), a atlaselor și a altor lucrări cartografice. Baza oricărui sistem informatic sunt datele. Datele din GIS sunt împărțite în 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 folosind ce material sursă, informații despre obiect au fost introduse în sistem.

GIS-urile au fost create inițial pentru studiul resurselor naturale la mijlocul anilor 1960, iar acum există mii de GIS în țările industrializate utilizate 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 de expediție, rezultate de foraj etc.
Structural, GIS pentru managementul teritorial este o bază de date centralizată a obiectelor 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 indivizii.
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 teritoriale. 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 GIS a terenurilor în activitatea sa. GIS-ul poate stoca și zone care conțin coeficienți ai ratei de închiriere care pot fi utilizați la calcularea chiriei.
În cazul în care se folosește un GIS centralizat, toți angajații unei administrații locale au posibilitatea de a obține acces reglementat la date GIS actualizate, petrecând în același timp mult mai puțin timp căutând, analizând și rezumandu-le.
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.
Baza GIS este sistemele automate de cartografiere, iar principalele surse de informații 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 funcțiile de bază necesare unui dezvoltator GIS orientat spre probleme. Acest software este dezvoltat de un număr destul de mare de organizații comerciale și non-profit. Aplicația software este dezvoltată pentru o anumită 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 variază în funcție de funcționalitate și preț. Mai mult, funcționalitatea și prețul sunt direct proporționale. Deși problemele relativ simple pot fi rezolvate folosind tehnologii GIS Open Source gratuite.
Cele mai funcționale și, în consecință, cele mai utilizate produse sunt cele de la ESRI. ESRI a dezvoltat software GIS pentru a rezolva o gamă largă de probleme. Linia de produse reprezintă aplicații server și desktop cu diferite niveluri de funcționalitate. MapInfo și Itergraph sunt, de asemenea, cunoscute pe scară largă.

3. Utilizarea GIS în managementul teritoriului și economic

Interesul pentru implementarea GIS în practica managementului de stat și municipal în întreaga lume a rămas ridicat de mulți ani. În Rusia și țările CSI, proiectelor care utilizează GIS li se acordă, de asemenea, o atenție deosebită. Și dacă organele guvernamentale anterioare (ministere, agenții etc.) au dat dovadă de mare activitate în implementarea unor astfel de proiecte, atunci recent și autoritățile locale au manifestat un interes serios: autoritățile regionale și municipale. Acest lucru se datorează modificărilor semnificative ale legislației care schimbă în mod semnificativ baza economică a guvernării regionale. Municipiilor li se oferă mari oportunități și, în același timp, li se dă responsabilitatea pentru 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 de management de stat și municipal. Există multe exemple de implementare cu succes și nu foarte reușită a GIS în practica autorităților relevante. Desigur, eficiența utilizării GIS este determinată de mulți factori și, probabil, nu numai de alegerea software-ului de la un anumit 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 mod semnificativ de proprietățile și calitatea software-ului GIS.
Tehnologia GIS oferă mijloacele de a afișa și înțelege ceea ce se află într-o anumită sau mai multe locații, oferind instrumente pentru modelarea resurselor, identificarea relațiilor, proceselor, dependențelor, exemplelor, amenințărilor și riscurilor. Aceste capabilități vă permit să vedeți ce se întâmplă de fapt și unde, să măsurați dimensiunea și amploarea unui eveniment sau impact, să analizați în colaborare 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 capabilitățile de analiză și modelare a proceselor, permite ca tehnologia să fie utilizată ca o platformă comună pentru integrarea proceselor de afaceri în departamente, activități și discipline dintr-un 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 de acumulare, procesare și prezentare a informațiilor. Sistemele moderne de informații geografice, cu capacitățile lor analitice dezvoltate, fac posibilă afișarea vizuală și înțelegerea informațiilor despre obiecte, procese și fenomene specifice în totalitatea lor. GIS fac posibilă identificarea relațiilor și relațiilor spațiale, sprijină utilizarea colectivă a datelor și integrarea lor într-o singură matrice de informații.
Hărțile digitale, sau o bază cartografică digitală cu straturi tematice, care sunt baza geospațială a GIS, pot fi conectate la baze de date cu proprietăți imobiliare, terenuri ale organizațiilor, evaluarea monetară a terenurilor, structuri inginerești, urbanism și monumente de arhitectură, informații despre geologie, istoria dezvoltării etc. Baza de date poate organiza și stocarea atât a documentelor grafice, cât și a tuturor documentației tehnice, de referință și de altă natură.
GIS modern a introdus posibilitatea reprezentării tridimensionale a teritoriului. Modelele 3D de obiecte, încorporate într-un peisaj 3D, concepute pe baza datelor cartografice digitale și a materialelor de teledetecție, îmbunătățesc calitatea analizei vizuale a teritoriului și asigură luarea deciziilor în cunoștință de cauză 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 legată de identificarea situațiilor de urgență și de prognoza dezvoltării acesteia.

În prezent, următoarele sarcini sunt rezolvate cu succes cu ajutorul tehnologiilor GIS:
- determinarea locației deteriorării cablului sau conductei principale pe baza reclamațiilor consumatorilor;
- prognoza evoluției ulterioare a situației de urgență;
- rezolvarea problemei eliminării rapide a situațiilor de urgență;
- rezolvarea problemelor privind organizarea aprovizionării cu energie electrică, apă sau căldură de rezervă a infrastructurii importante;
- monitorizarea stării obiectelor rețelei de comunicații și organizarea la timp a reparațiilor sau reconstrucției

4.2 Utilizarea GIS în managementul traficului

În prezent, serviciile de cartografiere pentru urmărirea congestionării traficului sunt cunoscute pe scară largă. De exemplu, Yandex-Traffic.
Cu toate acestea, cu ajutorul tehnologiilor GIS, este posibilă și gestionarea directă a managementului traficului. Sistemul este capabil să modifice automat condițiile de trafic într-o anumită zonă pe baza datelor de blocaj de trafic folosind mijloace tehnice. De exemplu, modificați fazele de comutare ale semafoarelor, modificați numărul de benzi de circulație sau organizați un ocol.

4.3 Utilizarea GIS în managementul pădurilor

GIS a găsit o utilizare pe scară largă în managementul pădurilor.

Următoarele sarcini sunt rezolvate cu succes:
- luarea în considerare a compoziției prin specii a plantațiilor forestiere;
- repartizarea suprafețelor pentru diferite 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. În acest scop, 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 distribuție este limitată 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 volume mari de date, ceea ce face posibilă evaluarea gradului de impact al unei instalații periculoase existente sau planificate asupra mediului.

4.6 GIS urban

Însuși procesul de creație și construcția însăși structurală a documentației de proiectare a urbanismului mărturisește în mod evident eficiența utilizării tehnologiilor GIS.
În primul rând, deoarece datele sursă ale multor organizații, inclusiv documentele grafice, sunt de obicei prezentate pe diferite baze cartografice și adesea sub formă de diagrame, tehnologiile GIS fac posibilă aducerea lor la un „unic numitor”, adică. la o bază cartografică unificată.
În al doilea rând, secțiunile și materialele cartografice sunt create în formă digitală în anumite zone, reprezentând în esență bazele cartografice și semantice tematice ale sistemului informațional geografic.
În al treilea rând, se efectuează o analiză conexă 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, sunt în curs de elaborare propuneri de proiecte de dezvoltare urbană a teritoriului (Planul de proiect) și scheme de proiectare inginerească sectorială, care detaliază și susțin propunerile de proiecte din Planul general, unde și utilizarea tehnologiilor GIS pare a fi foarte eficient.

4.7 Utilizarea GIS în situații de urgență

GIS vă permite să rezolvați problemele de evaluare a cauzelor de apariție și de prognoză a dezvoltării diferitelor situații de urgență:
- prognozarea consecințelor unei scurgeri de substanțe toxice la o instalație periculoasă pentru luarea deciziilor privind evacuarea populației și evaluarea daunelor aduse mediului;
- prognoza evolutiei incendiilor forestiere pe baza conditiilor meteorologice;
- prognoza zonelor inundate în timpul defectării barajului și inundațiilor;
- evaluarea prejudiciului economic.

4.8 GIS și demografie

Tehnologiile GIS sunt utilizate pe scară largă pentru a evalua componența populației și pentru a lua decizii cu privire la amenajarea diferitelor facilități de infrastructură socială. De exemplu, planificarea sarcinii pe școlile secundare, grădinițe și instituții medicale.

GIS sunt sisteme mobile moderne de informații geografice care au capacitatea de a afișa locația dvs. pe o hartă. Această proprietate importantă se bazează pe utilizarea a două tehnologii: geoinformații și Dacă un dispozitiv mobil are un receptor GPS încorporat, atunci cu ajutorul unui astfel de dispozitiv este posibil să se determine locația sa și, prin urmare, coordonatele exacte ale GIS în sine. Din păcate, tehnologiile și sistemele informaționale geografice din literatura științifică în limba rusă sunt reprezentate de un număr mic de publicații, drept urmare aproape că nu există informații despre algoritmii care stau la baza funcționalității lor.

clasificare GIS

Împărțirea sistemelor informaționale geografice are loc pe o bază teritorială:

GIS global a fost folosit pentru prevenirea dezastrelor provocate de om și naturale din 1997. Datorită acestor date, este posibil într-un timp relativ scurt să se prezică amploarea dezastrului, să se întocmească un plan de eliminare a consecințelor, să se evalueze pagubele cauzate și pierderile umane și să se organizeze acțiuni umanitare.
Sistemul de informații geografice regionale dezvoltate la nivel municipal. Permite autorităților locale să prezică dezvoltarea unei anumite regiuni. Acest sistem reflectă aproape toate domeniile importante, cum ar fi investiții, proprietăți, navigație și informații, juridice etc. De asemenea, este de remarcat faptul că, datorită utilizării acestor tehnologii, a devenit posibil să acționăm ca un garant al siguranței vieții intreaga populatie. Sistemul de informații geografice regionale este utilizat în prezent destul de eficient, contribuind la atragerea investițiilor și la creșterea rapidă a economiei regiunii.

Fiecare dintre grupurile de mai sus are anumite subtipuri:

GIS global include sisteme naționale și subcontinentale, de obicei cu statut de stat.
În regional - local, subregional, local.

Informații despre aceste sisteme informaționale pot fi găsite în secțiuni speciale ale rețelei numite geoportale. Acestea sunt postate în domeniul public pentru revizuire fără nicio restricție.

Principiul de funcționare

Sistemele de informații geografice funcționează pe principiul compilării și dezvoltării unui algoritm. Acesta vă permite să afișați mișcarea unui obiect pe o hartă GIS, inclusiv mișcarea unui dispozitiv mobil în cadrul sistemului local. Pentru a reprezenta un punct dat pe un desen de teren, trebuie să cunoașteți cel puțin două coordonate - X și Y. Când afișați mișcarea unui obiect pe o hartă, va trebui să determinați secvența de coordonate (Xk și Yk). Indicatorii lor trebuie să corespundă cu diferite momente ale sistemului local GIS. Aceasta este baza pentru determinarea locației obiectului.

Această secvență de coordonate poate fi extrasă dintr-un fișier NMEA standard al unui receptor GPS care a efectuat o mișcare reală pe sol. Astfel, algoritmul luat în considerare aici se bazează pe utilizarea datelor fișierului NMEA cu coordonatele traiectoriei unui obiect pe un anumit teritoriu. Datele necesare pot fi obținute și prin modelarea procesului de mișcare pe baza experimentelor computerizate.

Algoritmi GIS

Sistemele de informații geografice sunt construite pe date inițiale care sunt preluate pentru a dezvolta un algoritm. De regulă, acesta este un set de coordonate (Xk și Yk) corespunzătoare unei anumite traiectorii a obiectului sub forma unui fișier NMEA și a unei hărți GIS digitale pe o zonă selectată a terenului. Sarcina este de a dezvolta un algoritm care afișează mișcarea unui obiect punctual. Pe parcursul acestei lucrări au fost analizați trei algoritmi care stau la baza soluției problemei.

Primul algoritm GIS este analiza datelor din fișierul NMEA pentru a extrage din acesta o secvență de coordonate (Xk și Yk),
Al doilea algoritm este folosit pentru a calcula unghiul de traseu al obiectului, în timp ce parametrul este numărat din direcția spre est.
Al treilea algoritm este pentru determinarea cursului unui obiect în raport cu punctele cardinale.

Algoritm generalizat: concept general

Algoritmul generalizat pentru afișarea mișcării unui obiect punct pe o hartă GIS include cei trei algoritmi menționați anterior:

Analiza datelor NMEA;
calcularea unghiului de traseu al unui obiect;
determinarea cursului unui obiect în raport cu țările de pe glob.

Sistemele de informații geografice cu un algoritm generalizat sunt echipate cu un element de control principal - un cronometru. Scopul său standard este că permite programului să genereze evenimente la anumite intervale. Folosind un astfel de obiect, puteți seta perioada necesară pentru executarea unui set de proceduri sau funcții. De exemplu, pentru a număra în mod repetat un interval de timp de o secundă, trebuie să setați următoarele proprietăți cronometru:

Timer.Interval = 1000;
Timer.Enabled = Adevărat.

Ca urmare, în fiecare secundă se va lansa procedura de citire a coordonatelor X, Y ale obiectului din fișierul NMEA, în urma căreia acest punct cu coordonatele obținute este afișat pe harta GIS.

Cum funcționează cronometrul

Utilizarea sistemelor de informare geografică are loc după cum urmează:

Pe harta digitală sunt marcate trei puncte (simbol - 1, 2, 3), care corespund traiectoriei obiectului în momente diferite tk2, tk1, tk. Acestea trebuie conectate printr-o linie continuă.
Pornirea și oprirea cronometrului care controlează afișarea mișcării unui obiect pe hartă se realizează cu ajutorul butoanelor apăsate de utilizator. Semnificația lor și o anumită combinație pot fi studiate conform diagramei.

fișier NMEA

Să descriem pe scurt compoziția fișierului GIS NMEA. Acesta este un document scris în format ASCII. În esență, este un protocol pentru schimbul de informații între un receptor GPS și alte dispozitive, cum ar fi un PC sau un PDA. Fiecare mesaj NMEA începe cu un semn $, urmat de un desemnator al dispozitivului cu două caractere (pentru un receptor GPS, GP) și se termină cu secvența \r\n, un caracter de întoarcere a căruciorului și de avans de linie. Acuratețea informațiilor din notificare depinde de tipul de mesaj. Toate informațiile sunt conținute pe o singură linie, cu câmpurile separate prin virgulă.

Pentru a înțelege cum funcționează sistemele de informații geografice, este suficient să studiem mesajul $GPRMC, utilizat pe scară largă, care conține un set minim, dar de bază de date: locația unui obiect, viteza și timpul acestuia.
Să ne uităm la un exemplu specific pentru a vedea ce informații sunt codificate în el:

data determinării coordonatelor obiectului - 7 ianuarie 2015;
determinarea coordonatelor UTC de timp universal - 10h 54m 52s;
coordonatele obiectului - 55°22.4271" N și 36°44.1610" E.

Subliniem că coordonatele obiectului sunt prezentate în grade și minute, iar ultimul indicator este dat cu o precizie de patru zecimale (sau un punct ca separator al părților întregi și fracționale ale unui număr real în formatul SUA) . În viitor, veți avea nevoie de faptul că în fișierul NMEA latitudinea locației obiectului este în poziția după a treia virgulă, iar longitudinea este după a cincea. La sfârșitul mesajului, acesta este transmis după simbolul „*” sub formă de două cifre hexazecimale - 6C.

Sisteme de informații geografice: exemple de compilare a unui algoritm

Să luăm în considerare un algoritm pentru analiza unui fișier NMEA pentru a extrage un set de coordonate (X și Yk) corespunzătoare obiectului. Este compus din mai multe etape succesive.

Determinarea coordonatei Y a unui obiect

Algoritmul de analiză a datelor NMEA

Pasul 2. Găsiți poziția celei de-a treia virgule în linia (q).

Pasul 3. Găsiți poziția celei de-a patra virgule în linia (r).

Pasul 4. Găsiți, începând de la poziția q, simbolul punctului zecimal (t).

Pasul 5. Extrageți un caracter din șirul situat la poziția (r+1).

Pasul 6. Dacă acest simbol este egal cu W, atunci variabila emisfera nordică primește valoarea 1, în caz contrar -1.

Pasul 7. Extrageți (r—+2) caractere ale șirului începând de la poziția (t-2).

Pasul 8. Extrageți (t-q-3) caractere ale șirului începând cu poziția (q+1).

Pasul 9. Convertiți șirurile în numere reale și calculați coordonata Y a obiectului în măsura în radiani.

Determinarea coordonatei X a unui obiect

Pasul 10. Găsiți poziția celei de-a cincea virgule în linia (n).

Pasul 11. Găsiți poziția celei de-a șasea virgule în linia (m).

Pasul 12. Găsiți, începând de la poziția n, simbolul punctului zecimal (p).

Pasul 13. Extrageți un caracter din șirul situat la poziția (m+1).

Pasul 14. Dacă acest caracter este „E”, atunci variabila EasternHemisphere primește valoarea 1, în caz contrar -1.

Pasul 15. Extrageți (m-p+2) caractere ale șirului începând de la poziția (p-2).

Pasul 16. Extrageți (p-n+2) caractere ale șirului, începând cu poziția (n+1).

Pasul 17. Convertiți șirurile în numere reale și calculați coordonata X a obiectului în măsura în radiani.

Pasul 18. Dacă fișierul NMEA nu este citit complet, atunci treceți la pasul 1, în caz contrar treceți la pasul 19.

Pasul 19. Terminați algoritmul.

Pașii 6 și 16 ai acestui algoritm folosesc variabilele emisfera nordică și emisfera estică pentru a codifica numeric locația unui obiect pe Pământ. În emisfera nordică (sudică), variabila emisfera nordică ia valoarea 1 (-1), respectiv, în mod similar în emisfera estică - 1 (-1).

Aplicarea GIS

Utilizarea sistemelor de informații geografice este larg răspândită în multe domenii:

geologie și cartografie;
comerț și servicii;
cadastru;
economie și management;
apărare;
Inginerie;
educație etc.

GIS (DoubleGIS Barnaul)

Este destul de dificil să oferim o definiție clară și scurtă a acestui fenomen. Sistemul de informații geografice (GIS)- aceasta este o oportunitate pentru o nouă privire asupra lumii din jurul nostru. Fără generalizări și imagini, 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 unei vizualizări bogate și ale analizei geografice (spațiale) pe care le oferă o hartă. Aceste capabilități disting GIS de alte sisteme informaționale și oferă oportunități unice pentru utilizarea acestuia într-o gamă largă de sarcini legate de analiza și prognoza fenomenelor și evenimentelor din lumea înconjurătoare, cu înțelegerea și evidențierea principalelor factori și cauze, precum și a acestora. consecințe posibile, cu planificarea deciziilor strategice și consecințele continue ale acțiunilor întreprinse. Cartografierea și analiza geografică nu sunt complet noi. Cu toate acestea, tehnologia GIS oferă o abordare nouă, mai modernă, mai eficientă, convenabilă și mai 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 posedau arta de a rezuma 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 predat în școli, colegii și universități. Această tehnologie este utilizată în aproape toate sferele activității umane - fie în analiza unor probleme globale precum suprapopularea, poluarea terenurilor, reducerea terenurilor forestiere, dezastrele naturale sau în rezolvarea unor probleme particulare, cum ar fi găsirea celei mai bune rute între puncte, selectarea locației optime pentru un nou birou, căutarea caselor la adresa sa, montarea unei conducte în zonă, diverse sarcini municipale. Pe baza acoperirii teritoriale, există GIS global, GIS subcontinental, GIS național, adesea cu statut de stat, GIS regional, GIS subregional și 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, sistemele de informare funciară au primit o denumire specială, deoarece sunt deosebit de răspândite. Orientarea către problema a GIS este determinată de sarcinile pe care le rezolvă (științifice și aplicate), inclusiv inventarierea resurselor (inclusiv cadastru), analiză, evaluare, monitorizare, management și planificare și suport decizional. GIS integrat, IGIS (integrated GIS, IGIS) combină funcționalitatea GIS și sistemele digitale de procesare a imaginilor (date de teledetecție) într-un singur mediu integrat.

GIS multiscale sau independent de scară (GIS multiscale) se bazează pe reprezentări multiple sau multiscale ale obiectelor spațiale (reprezentare multiplă, reprezentare multiscale), oferind reproducere grafică sau cartografică a datelor la oricare dintre nivelurile de scară selectate pe baza unui singur set de date cu cea mai mare rezoluție spațială . GIS spațio-temporal funcționează cu date spațio-temporale. Implementarea proiectelor de informare geografică (proiect GIS), crearea unui GIS în sensul larg al cuvântului, include etapele de: cercetare pre-proiect (studiu de fezabilitate), inclusiv studiul cerințelor utilizatorilor (cerințele utilizatorului) și funcționalitatea software-ului GIS utilizat, studiu de fezabilitate, evaluarea corelației „costuri/profituri” (costuri/beneficii); Proiectarea sistemului GIS (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 graniță ale cunoașterii și tehnologiei, dezvoltarea experienței empirice, primele proiecte majore și lucrări teoretice.

Apariția calculatoarelor electronice (calculatoare) în anii 50.
Apariția digitizatoarelor, plotterelor, afișajelor grafice și a altor dispozitive 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 software de gestionare a 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 pe rețelele stradale:

Sisteme automate de navigație.
Sisteme de eliminare a deșeurilor urbane și a gunoiului.
Mișcarea vehiculelor în situații de urgență etc.

Perioada de dezvoltare comercială (începutul anilor 1980 - prezent)

O piață largă pentru o varietate de 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 individuale, deschide calea pentru sisteme care acceptă baze de date corporative și distribuite.

Perioada utilizator (sfârșitul anilor 1980 - prezent)

Concurența sporită între producătorii comerciali de servicii de tehnologie geoinformatică oferă avantaje utilizatorilor GIS, disponibilitatea și „deschiderea” software-ului permite utilizarea și chiar modificarea programelor, apariția unor „cluburi” de utilizatori, teleconferințe, grupuri de utilizatori separate geografic, dar înrudite; nevoia crescută de geodate, începutul formării infrastructurii globale de informații geografice.

Cum funcționează GIS

Un GIS stochează informații despre lumea reală ca un set de straturi tematice care sunt agregate în funcție de locația geografică. Această abordare simplă, dar extrem de flexibilă și-a dovedit valoarea în rezolvarea unei varietăți de probleme din lumea reală: urmărirea mișcării vehiculelor și materialelor, cartografierea detaliată a situațiilor din viața reală și a activităților planificate și modelarea circulației atmosferice globale. Toate informațiile geografice conțin informații despre locația spațială, fie că este vorba de o referire la coordonate geografice sau de altă natură, sau referințe la o adresă, cod poștal, circumscripție electorală sau de recensământ, identificator de teren sau pădure, denumire a drumului etc. Atunci când astfel de legături sunt utilizate pentru a determina automat locația sau locațiile caracteristicilor, se utilizează o procedură numită geocodare. Cu ajutorul acestuia, poți determina și vezi rapid pe hartă unde se află obiectul sau fenomenul care te interesează, cum ar fi casa în care locuiește prietenul tău sau se află organizația de care ai nevoie, unde a avut loc un cutremur sau inundație, ce traseu este mai ușor și mai rapid să ajungeți 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), de exemplu un foraj, este descrisă de o pereche de coordonate (X,Y). Caracteristicile liniare precum drumurile, râurile sau conductele sunt stocate ca seturi de coordonate X,Y. Caracteristicile poligonului, cum ar fi bazinele hidrografice ale râurilor, parcelele de teren sau zonele de serviciu, 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 accesibilitatea 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 avantajele și dezavantajele lor. GIS modern poate funcționa atât cu modele vectoriale, cât și cu modele raster.

Straturi GIS

Toate informațiile cartografice din GIS sunt organizate sub formă de straturi. Straturile sunt primul nivel de abstractizare în GIS. Când lucrăm cu GIS, ni se cere 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 straturile care ne interesează sau putem schimba ordinea în care sunt afișate. Straturile sunt de următoarele tipuri:

Loc

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

Liniar

Aceste obiecte pot fi extrase la o linie întreruptă sau netedă, cum ar fi râuri, drumuri sau conducte.

Poligonală sau zonă

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

Obiectele de zonă 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 unui poligon trebuie să coincidă întotdeauna cu primul punct. Indiferent dacă acest lucru este corect sau greșit, așa este în sistemele de informații geografice. Prin urmare, un poligon nu poate avea mai puțin de patru puncte. Dacă poligonul are zonă zero, adică degenerează, atunci trebuie șters. De asemenea, poligonul nu ar trebui să aibă auto-intersecții. Astfel de deficiențe pot duce ulterior la erori grave în calcule și, prin urmare, ar trebui evitate.

Imagini

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

Modele cu plasă

Acestea sunt hărți structurale și hărți parametri. Inițial, astfel de modele se bazau pe o grilă dreptunghiulară, unde valoarea Z (parametrului) era indicată la nodurile grilei.

Acum, structura unor astfel de modele este adesea mai complexă, dar în mod tradițional ele continuă să fie numite ochiuri sau grile. Grilele moderne pot conține defecte, zone de rafinare sau pot fi bazate pe spline. Sensul modelelor de grilă rămâne același: o reprezentare 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 fractură conțin segmente suplimentare pentru a simula o fractură netedă. La un model de plasă convențional, decalajul apare în trepte. 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 determinate de domeniul de aplicare al sistemului. De exemplu, acestea ar putea fi erori (pentru modelarea rețelelor de erori), 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 caracteristică de pe hartă are un rând corespunzător în tabelul de date. Folosind tabelul de date, puteți găsi și sorta obiecte, le puteți evidenția pe hartă după atribute sau puteți vizualiza atributele obiectelor selectate. Un tabel de atribute vă permite să căutați obiecte, să le sortați, să le selectați după condiții, să le grupați, să creați filtre și să efectuați calcule. Un tabel de atribute transformă un GIS într-o bază de date în care puteți efectua analiza sau gestionarea datelor folosind 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. De exemplu, profilele seismice pot fi încărcate împreună cu date despre orizonturile selectate și utilizate pentru a construi hărți în izolinii. Tabelul de date acceptă conceptul de obiecte selectate, astfel de rânduri din tabel sunt marcate într-o culoare diferită. Obiectele selectate sunt, de asemenea, afișate ușor diferit pe hartă. Selectarea obiectelor este foarte des folosită în analiza datelor. Obiectele pot fi selectate 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 părțile seismice într-un singur strat și să nu creați mai multe straturi grupându-le după regiune sau zonă. Este mai bine să respectați această regulă: un tip de date - un tabel (sau un strat). Pe de altă parte, este mai bine să plasați obiecte diferite în straturi diferite, chiar dacă sunt unite printr-o temă comună. Deci, este mai bine să împărțiți drumurile și căile ferate în două straturi și apoi să le plasați în grupul „Rute de transport”.

Coordonatele

Toată lumea știe că pământul este rotund, iar harta este plată, iar suprafața mingii nu poate fi transformată într-un plan fără deformare. Din acest motiv, proiecțiile sunt folosite în cartografie. Proiecțiile sunt reguli și formule pentru transformarea unei coordonate în altele. O conversie folosită în mod obișnuit este de la coordonatele sferice (geografice) la coordonatele dreptunghiulare (coordonatele hărții). Proiecțiile pot fi de zonă egală sau echiunghiulară, adică păstrează aria obiectelor sau unghiurilor. Uneori, o proiecție le poate distorsiona pe ambele, minimizând cu totul distorsiunea. Pentru țara noastră, sistemul de transformare standard este sistemul de coordonate „anul 42”. Sistemul „al 42-lea an” 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 de suprafață egală. GIS-urile sunt proiectate în așa fel 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 ce sistem de coordonate sunt stocate datele și în care sunt afișate pe hartă. Pentru a reduce confuzia cu proiecțiile, Isoline acceptă doar două opțiuni de date sursă:

Coordonate dreptunghiulare (orice coordonate arbitrare la care nu se aplică transformări).
Coordonatele geografice (grade, minute, secunde, care, atunci când sunt afișate pe o hartă, sunt convertite într-o anumită proiecție).

Iată opțiuni pentru afișarea aceleiași zone în diferite sisteme de coordonate și proiecții.

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

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

Proiecția nu este setată. Coordonatele reale sunt grade, coordonatele afișate sunt dreptunghiulare.

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

După cum puteți vedea din imagini, primii doi ni se potrivesc destul de bine, dar al treilea și al patrulea nu. A treia imagine este, de fapt, destul de corectă, dar proiecția nu este indicată și, prin urmare, vedem imaginea „ca atare”, în grade. În cea de-a patra imagine, am încercat să afișăm un poligon ale cărui date nu sunt grade într-o proiecție „policonică” și sistemul nu ne-a înțeles. Din aceasta putem trage următoarea concluzie: este imposibil să setați o proiecție 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 desenată într-un sistem de coordonate nu este o linie dreaptă într-un alt sistem, iar zonele obiectelor pot diferi, chiar dacă proiecțiile sunt egale ca suprafață.

Coordonate dreptunghiulare

„policonic”, fără reglaje de afișare.

Sistemul de coordonate Mollweide.

policonic”, cu reglaje de afișare.

Prin urmare, dacă aveți nevoie de lungimi exacte de linii, zone exacte și afișare precisă, atunci trebuie să utilizați instrumente speciale de sistem.

Probleme pe care le rezolvă GIS

Un GIS cu scop general realizează de obicei cinci activități de date (sarcini), printre altele: introducere, manipulare, gestionare, interogare și analiză și vizualizare.

introduce

Pentru a fi utilizate într-un 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 pentru proiectele mari, sau, pentru lucrările mici, datele pot fi introduse folosind un digitizer. Multe date au fost deja traduse în formate care sunt direct înțelese de pachetele GIS.

Manipulare

Adesea, pentru a finaliza un anumit proiect, datele existente trebuie modificate în continuare pentru a îndeplini cerințele sistemului dumneavoastră. De exemplu, informațiile geografice pot fi la scări diferite (liniile centrale ale străzilor sunt la o scară de 1:100.000, limitele secțiilor 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 extrage datele necesare pentru o anumită sarcină.

Control

În proiectele mici, informațiile geografice pot fi stocate ca fișiere obișnuite. Dar, odată cu creșterea volumului de informații și creșterea numărului de utilizatori, este mai eficientă utilizarea sistemelor de management al bazelor de date (DBMS) pentru stocarea, structurarea și gestionarea datelor, sau 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 destul 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 primi răspunsuri la întrebări simple (Cine este proprietarul acestui teren? La ce distanță unul de celălalt se află aceste obiecte? Unde se află această zonă industrială?) și mai complexe. interogări 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 fie prin simplul clic pe un anumit obiect, fie folosind instrumente analitice avansate. Folosind GIS, puteți identifica și seta modele de căutare și puteți juca scenarii „ce se va întâmpla dacă...”. GIS-urile moderne au multe instrumente puternice de analiză, 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. Vă ajută să răspundeți la întrebări precum: Câte case sunt la 100 m 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 operațiune de mapare, dar într-un număr de operațiuni analitice, datele din diferite straturi sunt combinate fizic. Suprapunerea, sau agregarea spațială, permite, de exemplu, integrarea datelor privind solurile, panta, vegetația și proprietatea funciară cu cotele impozitului pe teren.

Vizualizarea

Pentru multe tipuri de operații spațiale, rezultatul final este o reprezentare a datelor sub forma unei hărți sau a unui grafic. O hartă este o modalitate foarte eficientă și informativă de stocare, prezentare și transmitere a informațiilor geografice (referite spațial). Anterior, hărțile erau create pentru a dura secole. GIS oferă noi instrumente uimitoare care extind și avansează arta și știința 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 legate de 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 singură clasificare general acceptată a sistemelor informaționale, următoarea descriere ar trebui să contribuie la distanțarea GIS de cartografierea desktop, CAD, teledetecția, sistemele de gestionare a bazelor de date (DBMS) și tehnologia de poziționare globală (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, Macintosh și stații de lucru UNIX low-end.

sisteme CAD

sisteme CAD capabil 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 suporta reprezentarea cartografică a datelor, dar, de regulă, utilitățile disponibile în ele nu permit gestionarea și analiza eficientă a bazelor de date spațiale mari.

Teledetecție și GPS

Teledetecția este arta și știința de a efectua măsurători ale suprafeței pământului folosind senzori, cum ar fi diverse camere de la bordul avioanelor, receptoare ale sistemului de poziționare globală sau alte dispozitive. Acești senzori colectează date sub formă de imagini și oferă capabilități specializate de procesare, analiză și vizualizare pentru imaginile rezultate. Din cauza lipsei de instrumente de gestionare și analiză a datelor suficient de puternice, sistemele corespunzătoare pot fi cu greu clasificate ca GIS real.

Sisteme de management al bazelor de date conceput pentru stocarea și gestionarea tuturor tipurilor 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 similare cu GIS.

Ce poate face GIS pentru tine

Efectuați interogări și analize spațiale

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 răspunde solicitărilor clienților; identificarea zonelor potrivite pentru activitățile solicitate; identificarea relațiilor dintre diverși parametri (de exemplu, sol, climă și recolte); identificați locațiile întreruperilor de alimentare. 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 descrieri mai detaliate ale acestor structuri. Solicitarea poate fi rafinată prin introducerea unor parametri suplimentari, de exemplu parametri de cost. Puteți obține o listă cu toate casele situate la o anumită distanță de o anumită autostradă, zonă împădurită sau loc de muncă.

Îmbunătățiți integrarea în cadrul organizației

Multe organizații care folosesc GIS au descoperit că unul dintre principalele sale beneficii constă în noile oportunități de îmbunătățire a managementului organizației lor și al resurselor sale prin agregarea geografică a datelor existente și permițând partajarea și modificarea acestora într-un mod coordonat între diferite departamente. Abilitatea de a partaja și extinde și corecta în mod constant baza de date de către diferite unități structurale vă permite să creșteți eficiența atât a fiecărei unități, cât și a organizației în ansamblu. Astfel, o companie de utilități poate planifica clar lucrările de reparații sau întreținere, de la obținerea de informații complete și afișarea pe ecranul computerului (sau pe copii pe hârtie) a zonelor relevante, precum conductele de apă, până la identificarea automată a rezidenților care vor fi afectați de aceste lucrări, și înștiințarea acestora cu privire la momentul în care se preconizează opriri sau întreruperi în alimentarea cu apă.

Luați decizii mai informate

GIS, ca și alte tehnologii informaționale, confirmă binecunoscuta zicală că o mai bună informare duce la 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 ușor de utilizat. - forma de citire. GIS ajută, de exemplu, la rezolvarea unor probleme precum furnizarea unei varietăți de informații la solicitarea autorităților de planificare, rezolvarea conflictelor teritoriale, alegerea unor locații optime (din diferite puncte de vedere și după diferite criterii) pentru amplasarea obiectelor etc. necesare pentru luarea deciziilor pot fi prezentate într-o formă cartografică concisă cu explicații textuale suplimentare, grafice și diagrame. Disponibilitatea informațiilor care sunt accesibile percepției și generalizării le permite factorilor de decizie să își concentreze eforturile pe găsirea unei soluții fără a petrece timp semnificativ culegând și gândind datele eterogene disponibile. Puteți lua în considerare rapid mai multe opțiuni de soluție și puteți alege cea mai eficientă și eficientă.

Crearea de hărți

Hărțile au un loc special în GIS. Procesul de creare a hărților în GIS este mult mai simplu și mai flexibil decât metodele tradiționale de cartografiere manuală sau automată. Începe cu crearea unei baze de date. Digitalizarea hărților obișnuite pe hârtie poate fi folosită și ca sursă pentru obținerea datelor inițiale. Bazele de date cartografice bazate pe GIS pot fi continue (nu sunt împărțite în plăci sau regiuni separate) și nu pot fi asociate cu o scară specifică. Pe baza unor astfel de baze de date se pot crea hărți (în formă electronică sau pe hârtie) pentru orice teritoriu, de orice scară, cu încărcătura necesară, cu selecția acesteia și afișarea cu simbolurile necesare. În orice moment, baza de date poate fi actualizată cu date noi (de exemplu, din alte baze de date), iar datele existente pot fi ajustate după caz. În organizațiile mari, baza de date topografică creată poate fi folosită ca bază de către alte departamente și divizii, în timp ce este posibilă copierea rapidă a datelor și trimiterea lor prin rețele locale și globale.

GIS în Rusia

Cele mai utilizate sisteme străine în Rusia sunt: produs software ArcGIS companiilor ESRI, familia de produse GeoMedia corporatii IntergraphȘi MapInfo Professional companiilor Informații pe hartă Pitney Bowes.

Printre 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, M.G.E. corporatii Intergraph(folosește MicroStation ca nucleu grafic), IndorGIS, STAR-APIC, DoubleGIS , Mappl, Geograf GIS, 4geo etc.

, economie, apărare.

Pe baza acoperirii teritoriale, există GIS global, GIS subcontinental, GIS național, adesea cu statut de stat, GIS regional, GIS subregional și GIS local.

GIS diferă în domeniul modelării informațiilor, de exemplu, GIS urban sau GIS municipal, MGIS (GIS urban), GIS de mediu (GIS de mediu) Model:Nobr; Printre acestea, sistemele de informare funciară au primit o denumire specială, deoarece sunt deosebit de răspândite. Orientarea către problema a GIS este determinată de sarcinile pe care le rezolvă (științifice și aplicate), inclusiv inventarierea resurselor (inclusiv cadastru), analiză, evaluare, monitorizare, management și planificare și suport decizional. GIS integrat, IGIS (integrated GIS, IGIS) combină funcționalitatea GIS și sistemele digitale de procesare a imaginilor (date de teledetecție) într-un singur mediu integrat.

Sarcini GIS

Introducere a datelor. Pentru a fi utilizate într-un GIS, datele trebuie convertite într-un format digital adecvat (digitizat). În GIS modern, acest proces poate fi automatizat folosind tehnologia scanerului sau, pentru o cantitate mică de muncă, datele pot fi introduse folosind un digitizer.
Manipularea datelor (de exemplu, scalare).
Management de date. În proiectele mici, informațiile geografice pot fi stocate sub formă de fișiere obișnuite, iar pe măsură ce volumul de informații crește și numărul de utilizatori crește, SGBD-urile sunt folosite pentru stocarea, structurarea și gestionarea datelor.
Solicitarea și analiza datelor - obținerea de răspunsuri la diverse întrebări (de exemplu, cine este proprietarul acestui teren? La ce distanță unul de celălalt se află aceste obiecte? Unde se află această zonă industrială? Unde este spațiu pentru construirea unui nou Care este principalul tip de sol sub pădurile de molid Cum va afecta traficul?).
Vizualizarea datelor. De exemplu, prezentarea datelor sub forma unei hărți sau a unui grafic.

Capabilitati GIS

GIS include capabilitățile unui DBMS, editori de grafică raster și vectorială și instrumente analitice și este utilizat în cartografie, geologie, meteorologie, management al terenurilor, ecologie, administrație municipală, transport, economie și apărare. GIS vă permite să rezolvați o gamă largă de probleme - fie că este vorba de analiza unor probleme globale precum suprapopularea, poluarea terenurilor, reducerea terenurilor forestiere, dezastrele naturale sau rezolvarea unor probleme specifice, cum ar fi găsirea celei mai bune rute între puncte, selectarea celei mai bune locație pentru un nou birou, căutarea unei case după adresa acesteia, așezarea unei conducte la sol, diverse sarcini municipale.

Sistemul GIS vă permite să:

determinați ce obiecte sunt situate pe un anumit teritoriu;
determinați locația obiectului (analiza spațială);
dați o analiză a densității de distribuție a unui fenomen pe teritoriu (de exemplu, densitatea de așezare);
determina modificări temporare într-o anumită zonă);
simulați ce se va întâmpla atunci când se modifică locația obiectelor (de exemplu, dacă adăugați un drum nou).

clasificare GIS

După acoperirea teritorială:

GIS global;
GIS subcontinental;
GIS național;
GIS regional;
GIS subregional;
GIS local sau local.

Pe nivel de management:

GIS federal;
GIS regional;
GIS municipal;
GIS corporativ.

După funcționalitate:

complet funcțional;
GIS pentru vizualizarea datelor;
GIS pentru introducerea și prelucrarea datelor;
GIS specializat.

Pe tematica:

cartografic;
geologice;
GIS orășenesc sau municipal;
GIS de mediu etc.

Dacă, pe lângă funcționalitatea GIS, sistemul conține capabilități de procesare a imaginilor digitale, atunci astfel de sisteme sunt numite GIS integrat (IGIS). GIS multiscale sau independent de scară se bazează pe reprezentări multiple sau multiscale ale obiectelor spațiale, oferind reprezentare grafică sau cartografică a datelor la oricare dintre nivelurile de scară selectate pe baza unui singur set de date cu cea mai mare rezoluție spațială. GIS spațiotemporal funcționează cu date spațiotemporale.

Domenii de aplicare a GIS

Administrare teren, cadastre funciare. Pentru a rezolva problemele care au o referință spațială, au început să creeze GIS. Sarcinile tipice sunt compilarea cadastrelor, hărțile de clasificare, determinarea suprafețelor parcelelor și a limitelor dintre ele etc.
Inventarierea, contabilitatea, planificarea amplasării obiectelor de infrastructură de producție distribuită și gestionarea acestora. De exemplu, companii de petrol și gaze sau companii care gestionează rețeaua energetică, un sistem de benzinării, magazine etc.
Proiectare, studii inginerești, planificare în construcții, arhitectură. Un astfel de GIS face posibilă rezolvarea unei game complete de probleme legate de dezvoltarea teritoriului, optimizarea infrastructurii zonei în construcție, cantitatea necesară de echipamente, forță de muncă și resurse.
Hartă tematică.
Managementul transportului terestru, aerian și pe apă. GIS vă permite să rezolvați problemele de control al obiectelor în mișcare, cu condiția ca un anumit sistem de relații între acestea și obiectele staționare să fie îndeplinit. În orice moment puteți afla unde se află vehiculul, puteți calcula încărcătura, traiectoria optimă, ora de sosire etc.
Managementul resurselor naturale, protecția mediului și ecologie. GIS ajută la determinarea stării curente și a rezervelor resurselor observate, modelează procesele din mediul natural și efectuează monitorizarea mediului în zonă.
Geologie, resurse minerale, industria minieră. GIS efectuează calcule ale rezervelor minerale pe baza rezultatelor probelor (foraj de explorare, gropi de testare) cu un model cunoscut al procesului de formare a zăcămintelor.
Urgențe. Cu ajutorul GIS sunt prognozate situațiile de urgență (incendii, inundații, cutremure, curgeri de noroi, uragane), se calculează gradul de pericol potențial și se iau decizii de acordare a asistenței, se calculează cantitatea necesară de forțe și resurse pentru eliminarea situațiilor de urgență. , se calculează rutele optime către locul dezastrului, evaluarea pagubelor cauzate.
Război. Rezolvarea unei game largi de probleme specifice legate de calculul zonelor de vizibilitate, trasee optime pe teren accidentat, luarea în considerare a contramăsurilor etc.
Agricultură. Prognoza randamentelor si cresterea productiei de produse agricole, optimizarea transportului si vanzarilor acestora.

Agricultură

Înainte de începerea fiecărui sezon de vegetație, fermierii trebuie să ia 50 de decizii critice: ce să crească, când să semăneze, dacă să folosească îngrășăminte etc. Oricare dintre acestea poate afecta producția și rezultatul final. Anterior, fermierii luau astfel de decizii pe baza experienței anterioare, a tradiției sau chiar a conversațiilor cu vecinii și alte cunoștințe. Astăzi, agricultura generează mai multe date geo-referențiate decât majoritatea celorlalte industrii. Datele provin dintr-o varietate de surse: telemetrie pentru vehicule, stații meteo, senzori la sol, mostre de sol, observații la sol, sateliți și drone. Cu GIS, companiile agricole pot colecta, procesa și analiza date pentru a maximiza resursele, pentru a monitoriza sănătatea culturilor și pentru a îmbunătăți recoltele.

Transport si logistica

Mutarea oamenilor și a lucrurilor prezintă adesea provocări logistice enorme. Imaginați-vă un spital care dorește să ofere pacienților săi cea mai bună și mai rapidă rută spre casă la un moment dat, sau o administrație locală care dorește să organizeze rute optime de autobuz și metrou ușor, sau un producător care dorește să-și livreze produsele la fel de eficient și economic ca posibil, sau o companie petrolieră care intenționează să pună conducte. În fiecare dintre aceste cazuri, analiza datelor despre locație este necesară pentru a lua decizii de afaceri informate.

Energie

Explorarea energiei folosește fotografii prin satelit, hărți geologice ale suprafeței pământului și teledetecție pentru a determina fezabilitatea economică a exploatării miniere într-o anumită zonă. Companiile energetice folosesc o cantitate imensă de date geografice, deoarece senzorii industriali sunt acum instalați peste tot: senzori laser pe avioane, senzori la sol în timpul forării puțurilor, monitoare de conducte etc. Cartografierea și analiza spațială oferă cunoștințele necesare pentru a lua decizii în timp ce îndeplinesc cerințele de reglementare. . selecția site-urilor și localizarea resurselor.

Cu amănuntul

Pe măsură ce consumatorii folosesc din ce în ce mai mult smartphone-uri și dispozitive portabile, comercianții tradiționali pot folosi tehnologia geospațială pentru a obține o imagine mai completă a comportamentului clienților din trecut și prezent. Deoarece datele geospațiale nu se referă la locație, ci mai degrabă date legate de locație, cum ar fi datele demografice ale clienților sau locul unde oamenii petrec cel mai mult timp într-un magazin. Toate aceste date pot fi folosite la alegerea unei locații pentru un magazin, la determinarea gamei de produse și a amplasării acestora etc.

Apărare și informații

Tehnologia geospațială a transformat operațiunile militare și de informații în fiecare parte a lumii unde sunt staționate trupele. Comandanții, analiștii și alți profesioniști au nevoie de date GIS precise pentru a-și rezolva problemele. GIS ajută la evaluarea situației (creează o reprezentare vizuală completă a informațiilor tactice), la desfășurarea operațiunilor la sol (afișează condițiile terenului, altitudinile, traseele, acoperirea terenului, obiectele și zonele populate), în aer (transmite piloților date despre vreme și vizibilitate). direcționează trupele și proviziile, dă desemnarea țintei) și pe mare (afișează curenții, înălțimea valurilor, mareele și vremea).

Guvernul federal

Informațiile geospațiale în timp util și precise sunt esențiale pentru luarea deciziilor de către agențiile federale responsabile de siguranță și securitate, infrastructură, managementul resurselor și calitatea vieții. GIS vă permite să organizați siguranța și securitatea cu suport operațional, coordonarea apărării, răspunsul la dezastre naturale, acțiunile agențiilor de aplicare a legii, agențiilor de securitate națională și serviciilor de urgență. Pe partea de infrastructură, GIS ajută la gestionarea resurselor și activelor pentru autostrăzi, porturi, transport public și aeroporturi. Agențiile federale folosesc, de asemenea, GIS pentru a înțelege mai bine datele actuale și istorice necesare pentru gestionarea agriculturii, silviculturii, minerit, apă și alte resurse naturale.

Autoritățile locale

Autoritățile locale iau zilnic decizii care afectează în mod direct rezidenții și vizitatorii. De la reparații de drumuri și servicii de utilități până la evaluarea terenurilor și dezvoltarea terenurilor, aplicațiile de cartografiere sunt folosite pentru a analiza și interpreta datele GIS. În plus, populația și peisajul orașelor și orașelor se pot schimba foarte mult într-un timp relativ scurt. Pentru a se adapta la aceste schimbări și pentru a oferi oamenilor nivelul de serviciu pe care îl așteaptă, administrațiile locale folosesc pe scară largă tehnologia GIS modernă pentru a monitoriza traficul și condițiile drumurilor, calitatea mediului, răspândirea bolilor, distribuția utilităților (de exemplu, sistemele de apă și canalizare) , să administreze parcuri și alte terenuri publice, și să elibereze autorizații de campare, vânătoare, pescuit etc.

Structura GIS

Compoziția GIS.

Sistemul GIS include cinci componente cheie:

hardware. Acesta este computerul care rulează GIS. Astăzi, GIS operează pe diverse tipuri de platforme informatice, de la servere centralizate la computere desktop individuale sau în rețea;
software. Conține funcții și instrumente necesare pentru stocarea, analizarea și vizualizarea informațiilor geografice. Astfel de produse software includ: instrumente pentru introducerea și manipularea informațiilor geografice; sistem de management al bazelor de date (DBMS sau DBMS); instrumente pentru a sprijini interogări spațiale, analiză și vizualizare;
date. Datele de locație spațială (date geografice) și datele tabelare asociate pot fi colectate și produse de către utilizator însuși sau achiziționate de la furnizori pe o bază comercială sau de altă natură. În procesul de gestionare a datelor spațiale, un GIS integrează datele spațiale cu alte tipuri și surse de date și poate folosi, de asemenea, SGBD-urile utilizate de multe organizații pentru a organiza și menține datele pe care le au la dispoziție;
interpreți. Utilizatorii GIS pot fi atât specialiști tehnici care dezvoltă și întrețin sistemul, cât și angajați obișnuiți pe care GIS îi ajută să rezolve problemele și problemele curente de zi cu zi;
metode.

Istoria GIS

Perioada de pionier (sfârșitul anilor 1950 - începutul anilor 1970)

Cercetare de posibilități fundamentale, zone de graniță ale cunoașterii și tehnologiei, dezvoltarea experienței empirice, primele proiecte majore și lucrări teoretice.

Apariția calculatoarelor electronice (calculatoare) în anii 50.
Apariția digitizatoarelor, plotterelor, afișajelor grafice și a altor dispozitive 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 software de gestionare a 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 pe rețelele stradale:

Sisteme automate de navigație.
Sisteme de eliminare a deșeurilor urbane și a gunoiului.
Mișcarea vehiculelor în situații de urgență etc.

Perioada de dezvoltare comercială (începutul anilor 1980 - prezent)

Perioada utilizator (sfârșitul anilor 1980 - prezent)

Structura GIS

Date (date spațiale):
- pozițional (geografic): locația unui obiect pe suprafața pământului.
- nonpozițional (atributiv): descriptiv.
Hardware (calculatoare, rețele, dispozitive de stocare, scanner, digitizatoare etc.).
Software (software).
Tehnologii (metode, proceduri etc.).

GIS (Sisteme de Informații Geografice) sunt sisteme informatice care fac posibilă afișarea datelor pe un ecran în formă electronică. Imaginile obținute prin GIS aparțin noii generații de hărți.

Geografia pe ecran

Pe lângă hărțile geografice, astfel de hărți pot fi furnizate cu alte date din domeniul statisticii, demografiei etc. Cu acestea, sunt posibile diferite tipuri de operațiuni analitice care nu sunt disponibile pentru mediile de hârtie vechi.

Suportul tehnic pentru hărțile electronice există sub forma unui număr mare de analize, instrumente de editare și baze de date extinse. La crearea și utilizarea acestora, sunt implicate multe instrumente moderne - de la scanere la sateliți spațiali care fac fotografii ale suprafeței pământului.

Informațiile obținute cu ajutorul noilor tehnologii sunt folosite nu numai de geografi, ci și în afaceri, construcții, marketing și administrație publică. Chiar și gospodinele știu ce sunt sistemele de informații geografice. Și folosesc cardurile electronice cu destul de mult succes!

GIS - definiție și concepte de bază

Ce înseamnă mai exact acest termen? Sisteme de informații geografice (GIS) este denumirea sistemelor al căror scop este colectarea, stocarea și analiza datelor spațiale, precum și vizualizarea grafică a acestora. GIS aparține noii generații de tehnologii informatice. Știința care studiază aspectele aplicate și tehnice ale lucrului cu GIS este geoinformatica.

GIS este o combinație de succes a capacității de a lucra cu baze de date (interogări, analize) și caracteristica de vizualizare spațială a hărților. Datele sunt stocate într-un astfel de sistem în straturi tematice legate de locația geografică. GIS funcționează atât cu date raster, cât și cu date vectoriale, astfel încât orice sarcină legată de informațiile spațiale poate fi rezolvată eficient cu ajutorul lor.

Ce îi face diferiți

Caracteristicile unui sistem de informații geografice includ analize avansate, lucru cu cantități uriașe de informații și disponibilitatea unor instrumente speciale pentru procesarea datelor spațiale.

Principalele lor avantaje sunt ușurința de utilizare (datele în dimensiuni tridimensionale sunt cele mai ușor de perceput), capacitatea de a integra informații acumulate din diverse surse și de a crea o singură matrice pentru utilizare colectivă.

Apoi - analiza automată a datelor geospațiale și un raport, utilizarea decodării fotografiilor aeriene și spațiale, diagrame create anterior și planuri de teren, ceea ce crește eficiența aplicării cu un ordin de mărime. Economii semnificative de resurse de timp și capacitatea de a crea modele tridimensionale ale obiectelor geografice.

Sarcini principale

Funcțiile GIS sunt o serie de operații pe:

introducerea datelor (hărțile digitale sunt create automat),
gestionarea datelor (toate acestea sunt stocate cu posibilitatea de prelucrare și utilizare ulterioară),
interogarea și analiza lor prin compararea mai multor parametri,
vizualizarea datelor primite și prelucrate sub formă de hărți interactive.

Rapoartele pentru fiecare obiect pot lua forma unui grafic, diagramă sau imagine tridimensională.

Capabilitati GIS

Cu ajutorul unui sistem GIS, devine posibil să se determine pe un teritoriu dat prezența, cantitatea și locația relativă a tuturor obiectelor existente. În plus, este folosit, de exemplu, pentru a analiza date geospațiale care caracterizează densitatea populației etc. și pentru a determina diferite schimbări în timp.

Cu ajutorul sistemelor GIS, a devenit posibilă simularea situației așteptate privind, de exemplu, adăugarea unui nou obiect - un drum, o zonă rezidențială etc.

GIS - clasificare

Există mai multe clasificări ale acestor sisteme. Dacă le împărțim în funcție de principiul acoperirii teritoriului, atunci fiecare GIS poate fi clasificat ca sisteme globale, subcontinentale, naționale, regionale, subregionale, precum și locale sau locale.

Pe baza nivelului de management, aceste sisteme constau din federal, regional, municipal și corporativ.

Ele se disting și prin funcționalitate. GIS (abrevierea este clară pentru un număr mare de utilizatori) poate fi fie complet funcțional, fie specializat, conceput pentru a rezolva sarcini specifice - de exemplu, vizualizarea datelor, introducerea și procesarea acestora.

În funcție de domeniu, GIS poate fi clasificat în cartografice, geologice, de mediu și municipale sau urbane.

Sistemele de informații geografice integrate sunt acelea în care, pe lângă funcționalitatea standard, este posibilă supunerea imaginilor unei prelucrări digitale. GIS la scară completă reproduce datele la orice scară pe care o alegeți. Sistemele spațio-temporale fac posibilă operarea cu informații în trecut sau viitor.

Unde sunt folosite GIS?

GIS este un instrument universal cu o gamă largă de aplicații. Care anume?

O zonă tipică de utilizare a acestora este gestionarea terenurilor, compilarea cadastrelor, calcularea suprafețelor și stabilirea limitelor terenurilor. Tocmai pentru a rezolva astfel de probleme au fost create primele astfel de sisteme.
Un alt domeniu este managementul infrastructurii de producție, contabilitatea, planificarea și inventarul acestora. Crearea și amplasarea unei rețele de obiecte pentru un anumit scop - magazine, benzinării etc.
Studii inginerești și planificare în domeniul arhitecturii și construcțiilor, rezolvarea problemelor de dezvoltare a teritoriului și optimizarea infrastructurii acestuia.
Realizarea de hărți tematice.
Gestionarea tuturor tipurilor de transport - de la uscat la apă și aer.

Alte domenii

Activități de conservare a naturii, activități de mediu, planificarea și managementul resurselor naturale, monitorizarea mediului, modelarea proceselor de mediu.

Domeniul geologiei și mineritului. Cu ajutorul GIS, a devenit posibilă calcularea rezervelor minerale pe baza probelor de foraj exploratoriu și modelarea structurii zăcământului.

Dezvoltare în continuare

Din anii 70 datorită sprijinului guvernamental au apărut proiecte experimentale privind utilizarea GIS în sistemele de navigație și de îndepărtare a deșeurilor, traficul de transport etc.

Din anii 80 a început o perioadă de dezvoltare pe bază comercială. Piața s-a umplut de o mulțime de software, au apărut tot felul de aplicații, numărul de utilizatori care au învățat ce tehnologii GIS a depășit numărul de profesioniști.

În perioada actuală, care poate fi numită o perioadă de utilizare, datorită competiției mari dintre producători, a devenit posibilă crearea unor grupuri tematice de consumatori, organizarea de teleconferințe și formarea unei geostructuri globale unificate.

Despre perspectivele GIS

O nouă etapă de evoluție în dezvoltarea GIS poate fi considerată apariția geodesign-ului, care este acum solicitată peste tot - de la domeniul utilizării terenurilor și al conservării naturale până la planificarea de noi infrastructuri și proiecte de construcție, precum și la întreținerea rețelelor de utilități etc. .

Viitorul aparține tehnologiilor GIS care conțin începuturile inteligenței artificiale. GIS moderne sunt cele mai recente dezvoltări computerizate bazate pe utilizarea spațiului și a fotografiei aeriene, servind la implementarea programelor guvernamentale globale.

În zilele noastre, sistemele GIS se dezvoltă într-un ritm fără precedent și sunt printre cele mai interesante soluții comerciale. În Rusia de astăzi, aproximativ 200 de organizații diferite sunt implicate în dezvoltarea și implementarea lor, ceea ce ne permite să vorbim despre concurența cu producătorii occidentali. Nu mai este un secret faptul că noile tehnologii au perspective enorme bazate pe dezvoltarea în continuare a instrumentelor informatice de procesare a informațiilor.