Thực đơn
trang chủExcel

Những chương trình nào liên quan đến gis. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) - nó là gì?

Ứng dụng GIS trong quản lý lãnh thổ và kinh tế

“Phạm vi của GIS chỉ bị giới hạn bởi trí tưởng tượng của bạn”

1. Giới thiệu

Hiện tại, thật khó để tưởng tượng một lĩnh vực hoạt động của con người mà máy tính sẽ không được sử dụng. Máy tính được sử dụng ở hầu hết mọi nơi: trong nghệ thuật, khoa học, giáo dục, y học, công nghiệp, thương mại và nhiều lĩnh vực khác. Một số khu vực đã bị ảnh hưởng bởi sự tự động hóa gần như hoàn toàn, trong khi ở những khu vực khác, quá trình này chỉ mới bắt đầu.
Một trong những lĩnh vực hoạt động mà quá trình tự động hóa mới bắt đầu có đà phát triển là quản lý lãnh thổ và trang trại. Để quản lý lãnh thổ, theo quy định, GIS được sử dụng - hệ thống thông tin địa lý hoặc hệ thống thông tin địa lý.
Ở các nước công nghiệp phát triển, từ lâu vấn đề tự động hóa đã được chú trọng, việc tự động hóa quản lý lãnh thổ ít nhiều được thiết lập. Đối với Nga, quá trình này chỉ bắt đầu ở một số vùng nhất định của đất nước. Và sau đó, tất cả các khả năng của GIS, theo quy luật, đều tập trung vào việc hiển thị bản đồ hoặc sơ đồ của một lãnh thổ nhất định.

2. Hệ thống thông tin địa lý, khái niệm và phần mềm

2.1 Khái niệm về GIS

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một tổ hợp phần mềm và phần cứng nhằm giải quyết các vấn đề về lưu trữ, hiển thị, cập nhật và phân tích thông tin không gian và thuộc tính về các đối tượng lãnh thổ. Một trong những chức năng chính của GIS là tạo và sử dụng các bản đồ số (điện tử), tập bản đồ và các công trình bản đồ khác. Cơ sở của bất kỳ hệ thống thông tin nào là dữ liệu. Dữ liệu trong GIS được chia thành không gian, ngữ nghĩa và siêu dữ liệu.
Dữ liệu không gian là dữ liệu mô tả vị trí của một vật thể trong không gian. Ví dụ: tọa độ của các điểm góc của tòa nhà, được biểu thị bằng hệ tọa độ cục bộ hoặc bất kỳ hệ tọa độ nào khác. Dữ liệu ngữ nghĩa (thuộc tính) - dữ liệu về các thuộc tính của một đối tượng. Ví dụ: địa chỉ, số địa chính, số tầng và các đặc điểm khác của tòa nhà.
Siêu dữ liệu là dữ liệu về dữ liệu. Ví dụ: thông tin về ai, khi nào và sử dụng nguồn tài liệu nào, thông tin về đối tượng được nhập vào hệ thống.

GIS ban đầu được tạo ra để nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên vào giữa những năm 1960 và hiện nay có hàng nghìn GIS ở các nước công nghiệp phát triển được sử dụng trong kinh tế, chính trị, sinh thái, quản lý và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên, địa chính, khoa học, giáo dục, v.v. Chúng tích hợp thông tin bản đồ, dữ liệu viễn thám và giám sát môi trường, thống kê và điều tra dân số, quan sát khí tượng thủy văn, tài liệu thám hiểm, kết quả khoan, v.v.
Về mặt cấu trúc, GIS dành cho quản lý lãnh thổ là cơ sở dữ liệu tập trung về các đối tượng không gian và là công cụ cung cấp khả năng lưu trữ, phân tích và xử lý bất kỳ thông tin nào liên quan đến một đối tượng GIS cụ thể, giúp đơn giản hóa đáng kể quá trình sử dụng thông tin về các đối tượng lãnh thổ của các dịch vụ và cơ quan quan tâm. cá nhân.
Cũng cần lưu ý rằng GIS có thể (và nên) được tích hợp với bất kỳ hệ thống thông tin nào khác sử dụng dữ liệu về các đối tượng lãnh thổ. Ví dụ, một hệ thống tự động hóa các hoạt động của ủy ban quản lý tài sản nên sử dụng sơ đồ địa chỉ và bản đồ GIS về các lô đất trong công việc của mình. GIS cũng có thể lưu trữ các khu vực chứa hệ số giá thuê có thể được sử dụng để tính toán tiền thuê.
Trong trường hợp sử dụng GIS tập trung, tất cả nhân viên của chính quyền địa phương đều có cơ hội có được quyền truy cập theo quy định vào dữ liệu GIS cập nhật, đồng thời tốn ít thời gian hơn để tìm kiếm, phân tích và tóm tắt chúng.
GIS được thiết kế để giải quyết các vấn đề khoa học và ứng dụng về kiểm kê, phân tích, đánh giá, dự báo và quản lý môi trường và tổ chức lãnh thổ của xã hội.
Cơ sở của GIS là các hệ thống lập bản đồ tự động và nguồn thông tin chính là các hình ảnh địa lý khác nhau.

2.2 Phần mềm GIS

Phần mềm có thể cơ bản và áp dụng. Phần mềm cơ bản là nền tảng cho bất kỳ hệ thống GIS định hướng vấn đề nào. Phần mềm cơ bản cung cấp tất cả các chức năng cơ bản được yêu cầu bởi nhà phát triển GIS định hướng vấn đề. Phần mềm này được phát triển bởi khá nhiều tổ chức thương mại và phi lợi nhuận. Phần mềm ứng dụng được phát triển cho một ứng dụng cụ thể và cung cấp giải pháp cho các vấn đề hẹp cụ thể.
Phần mềm GIS cơ bản hiện nay được cung cấp khá rộng rãi trên thị trường. Có sự phát triển trong và ngoài nước. Tất cả các phần mềm trên thị trường đều khác nhau về chức năng và giá cả. Hơn nữa, chức năng và giá cả tỷ lệ thuận với nhau. Mặc dù các vấn đề tương đối đơn giản có thể được giải quyết bằng cách sử dụng các công nghệ GIS nguồn mở miễn phí.
Các sản phẩm có nhiều chức năng nhất và theo đó, được sử dụng rộng rãi nhất là các sản phẩm của ESRI. ESRI đã phát triển phần mềm GIS để giải quyết nhiều vấn đề. Dòng sản phẩm đại diện cho các ứng dụng máy chủ và máy tính để bàn với các cấp độ chức năng khác nhau. MapInfo và Itergraph cũng được biết đến rộng rãi.

3. Sử dụng GIS trong quản lý lãnh thổ và kinh tế

Sự quan tâm đến việc triển khai GIS trong thực tiễn quản lý nhà nước và thành phố trên toàn thế giới vẫn ở mức cao trong nhiều năm. Tại Nga và các nước CIS, các dự án sử dụng GIS cũng được quan tâm khá nhiều. Và nếu trước đây các cơ quan chính phủ (bộ, cơ quan, v.v.) tỏ ra tích cực trong việc thực hiện các dự án như vậy thì gần đây chính quyền địa phương cũng tỏ ra quan tâm nghiêm túc: chính quyền khu vực và thành phố. Điều này là do những thay đổi đáng kể trong luật pháp làm thay đổi đáng kể cơ sở kinh tế của quản lý khu vực. Các đô thị được trao những cơ hội lớn, đồng thời được giao trách nhiệm quản lý đất đai và bất động sản, duy trì cơ sở hạ tầng, giữ gìn môi trường sinh thái và đảm bảo an toàn cho người dân.
Hệ thống thông tin địa lý từ lâu đã được sử dụng rộng rãi để giải quyết các vấn đề quản lý nhà nước và thành phố. Có rất nhiều ví dụ về việc triển khai GIS thành công và chưa thành công lắm trong thực tiễn của các cơ quan hữu quan. Tất nhiên, hiệu quả của việc sử dụng GIS được xác định bởi nhiều yếu tố và có lẽ không chỉ bởi sự lựa chọn phần mềm từ một nhà cung cấp cụ thể. Tuy nhiên, khả năng thực hiện các chức năng cần thiết, xây dựng hệ thống thông tin hoàn chỉnh, tích hợp nó vào cơ sở hạ tầng thông tin hiện có, triển khai và cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho các giải pháp phụ thuộc đáng kể vào đặc tính và chất lượng của phần mềm GIS.
Công nghệ GIS cung cấp phương tiện để hiển thị và hiểu những gì ở một hoặc nhiều địa điểm cụ thể, cung cấp công cụ để lập mô hình tài nguyên, xác định mối quan hệ, quy trình, sự phụ thuộc, ví dụ, mối đe dọa và rủi ro. Những khả năng này cho phép bạn xem điều gì đang thực sự xảy ra và ở đâu, đo lường quy mô và phạm vi của một sự kiện hoặc tác động, cùng nhau phân tích nhiều loại dữ liệu, phát triển kế hoạch và cuối cùng là giúp quyết định những bước và hành động cần thực hiện. Khả năng tích hợp dữ liệu không gian và phi không gian của GIS, cùng với khả năng phân tích quy trình và mô hình hóa, cho phép công nghệ này được sử dụng như một nền tảng chung để tích hợp các quy trình kinh doanh giữa các phòng ban, hoạt động và kỷ luật trong toàn thành phố hoặc chính quyền khu vực.
Việc quản lý hiệu quả các đô thị và các khu vực đang phát triển năng động đòi hỏi dữ liệu cập nhật và đáng tin cậy về các đối tượng và quy trình trên lãnh thổ của họ, cũng như các công nghệ tiên tiến để tích lũy, xử lý và trình bày thông tin. Các hệ thống thông tin địa lý hiện đại với khả năng phân tích phát triển giúp hiển thị và hiểu một cách trực quan thông tin về các đối tượng, quá trình và hiện tượng cụ thể trong tổng thể của chúng. GIS cho phép xác định các mối quan hệ và mối quan hệ không gian, hỗ trợ việc sử dụng chung dữ liệu và tích hợp chúng vào một mảng thông tin duy nhất.
Bản đồ số hoặc cơ sở bản đồ số với các lớp chuyên đề là cơ sở không gian địa lý của GIS, có thể được kết nối với cơ sở dữ liệu về bất động sản, thửa đất của các tổ chức, định giá đất bằng tiền, công trình kỹ thuật, quy hoạch đô thị và di tích kiến ​​trúc, thông tin về địa chất, lịch sử phát triển, v.v. Cơ sở dữ liệu cũng có thể tổ chức lưu trữ cả đồ họa và tất cả các tài liệu kỹ thuật, tài liệu tham khảo và các tài liệu khác.
GIS hiện đại đã đưa ra khả năng thể hiện lãnh thổ ba chiều. Mô hình 3D của các vật thể, được nhúng trong cảnh quan 3D, được thiết kế trên cơ sở dữ liệu bản đồ kỹ thuật số và vật liệu viễn thám, cải thiện chất lượng phân tích trực quan về lãnh thổ và đảm bảo đưa ra quyết định sáng suốt với hiệu quả cao hơn.

4 ví dụ về sử dụng GIS

Dưới đây là những ví dụ về các ứng dụng GIS có thể áp dụng. Chỉ một phần nhỏ các giải pháp khả thi được mô tả.

4.1 Sử dụng GIS trong quản lý truyền thông

Khi sử dụng các mạng truyền thông khác nhau, chắc chắn sẽ nảy sinh một vấn đề liên quan đến việc xác định các tình huống khẩn cấp và dự báo diễn biến của nó.

Hiện tại, các nhiệm vụ sau đã được giải quyết thành công với sự trợ giúp của công nghệ GIS:
- xác định vị trí hư hỏng của cáp hoặc ống chính dựa trên khiếu nại của người tiêu dùng;
- dự báo diễn biến tiếp theo của tình trạng khẩn cấp;
- giải quyết vấn đề nhanh chóng loại bỏ các tình huống khẩn cấp;
- giải quyết các vấn đề liên quan đến việc tổ chức cung cấp điện, nước hoặc nhiệt dự phòng cho các cơ sở hạ tầng quan trọng;
- theo dõi tình trạng của các đối tượng mạng truyền thông và tổ chức sửa chữa hoặc xây dựng lại kịp thời

4.2 Sử dụng GIS trong quản lý giao thông

Hiện nay, dịch vụ bản đồ theo dõi ùn tắc giao thông được biết đến rộng rãi. Ví dụ: Yandex-Traffic.
Tuy nhiên, với sự trợ giúp của Công nghệ GIS, bạn cũng có thể trực tiếp kiểm soát việc tổ chức giao thông. Hệ thống có thể tự động thay đổi điều kiện giao thông trong một khu vực nhất định dựa trên dữ liệu ùn tắc giao thông bằng phương tiện kỹ thuật. Ví dụ: thay đổi pha chuyển mạch của đèn giao thông, thay đổi số làn đường giao thông hoặc tổ chức đi đường vòng.

4.3 Sử dụng GIS trong quản lý rừng

GIS đã được sử dụng rộng rãi trong quản lý rừng.

Các nhiệm vụ sau được giải quyết thành công:
- có tính đến thành phần loài của rừng trồng;
- Phân bổ diện tích cho các loại hình khai thác gỗ hợp pháp;
- tổ chức phục hồi rừng;
- theo dõi tình trạng rừng;
- Đánh giá thiệt hại do cháy rừng.

4.4 GIS công cộng

Hiện nay, các cơ quan chức năng khác nhau đang cố gắng đảm bảo tính minh bạch trong hoạt động của họ cho người dân. Với mục đích này, Internet toàn cầu được sử dụng rộng rãi. Hiện nay, các tài nguyên đã bắt đầu xuất hiện cho phép mọi người làm quen với nhiều thông tin khác nhau về lãnh thổ.

Tất nhiên, một hệ thống GIS như vậy không công bố dữ liệu, việc phân phối chúng bị hạn chế bởi luật pháp hiện hành.

4.5 Quan trắc môi trường

Công nghệ GIS được sử dụng rộng rãi để đưa ra quyết định về việc tổ chức các biện pháp bảo vệ môi trường, cũng như đánh giá hiệu quả của các biện pháp này.

GIS cho phép bạn làm việc đồng thời với khối lượng dữ liệu lớn, giúp đánh giá mức độ tác động của cơ sở nguy hiểm hiện có hoặc theo kế hoạch đối với môi trường.

4.6 GIS đô thị

Chính quá trình sáng tạo và xây dựng cấu trúc của tài liệu thiết kế quy hoạch đô thị rõ ràng là minh chứng cho tính hiệu quả của việc sử dụng công nghệ GIS.
Thứ nhất, do dữ liệu nguồn của nhiều tổ chức, bao gồm cả tài liệu đồ họa, thường được trình bày trên các cơ sở bản đồ khác nhau và thường ở dạng sơ đồ, nên chính công nghệ GIS giúp đưa chúng về một “mẫu số duy nhất”, tức là. trên cơ sở bản đồ thống nhất.
Thứ hai, các phần và tài liệu bản đồ được tạo ra ở dạng kỹ thuật số ở một số khu vực nhất định, về cơ bản thể hiện các cơ sở bản đồ và ngữ nghĩa theo chủ đề của hệ thống thông tin địa lý.
Thứ ba, một phân tích liên quan về các thông tin trên được thực hiện và một sơ đồ tổng hợp “Phân tích quy hoạch đô thị toàn diện của lãnh thổ” được tạo ra, nơi có thể áp dụng thành công toàn bộ kho công nghệ GIS mạnh mẽ.
Thứ tư, dựa trên phân tích, các đề xuất dự án phát triển đô thị của lãnh thổ (Kế hoạch dự án) và các phương án thiết kế kỹ thuật ngành đang được phát triển, trình bày chi tiết và hỗ trợ các đề xuất dự án của Quy hoạch chung, trong đó việc sử dụng công nghệ GIS dường như cũng được áp dụng. rất hiệu quả.

4.7 Sử dụng GIS trong các tình huống khẩn cấp

GIS cho phép bạn giải quyết các vấn đề đánh giá nguyên nhân xảy ra và dự báo sự phát triển của các tình huống khẩn cấp khác nhau:
- dự báo hậu quả của việc rò rỉ chất độc hại tại cơ sở nguy hiểm để đưa ra quyết định sơ tán dân cư và đánh giá thiệt hại đối với môi trường;
- dự báo diễn biến cháy rừng theo điều kiện thời tiết;
- dự báo vùng ngập khi vỡ đập và lũ lụt;
- Đánh giá thiệt hại kinh tế.

4.8 GIS và nhân khẩu học

Công nghệ GIS được sử dụng rộng rãi để đánh giá thành phần dân số và đưa ra quyết định về việc phát triển các cơ sở hạ tầng xã hội khác nhau. Ví dụ, lập kế hoạch tải cho các trường trung học, mẫu giáo và cơ sở y tế.

GIS là hệ thống di động thông tin địa lý hiện đại có khả năng hiển thị vị trí của bạn trên bản đồ. Thuộc tính quan trọng này dựa trên việc sử dụng hai công nghệ: thông tin địa lý và Nếu thiết bị di động có bộ thu GPS tích hợp thì với sự trợ giúp của thiết bị đó, có thể xác định được vị trí của nó và do đó, tọa độ chính xác của Bản thân GIS. Thật không may, các công nghệ và hệ thống thông tin địa lý trong tài liệu khoa học tiếng Nga chỉ được trình bày bằng một số ít ấn phẩm, do đó hầu như không có thông tin về các thuật toán làm cơ sở cho chức năng của chúng.

Phân loại GIS

Việc phân chia hệ thống thông tin địa lý diễn ra trên cơ sở lãnh thổ:

  1. GIS toàn cầuđã được sử dụng để ngăn ngừa thảm họa do con người và thiên nhiên gây ra từ năm 1997. Nhờ dữ liệu này, có thể dự đoán quy mô của thảm họa trong một thời gian tương đối ngắn, xây dựng kế hoạch khắc phục hậu quả, đánh giá thiệt hại gây ra và tổn thất về người cũng như tổ chức các hoạt động nhân đạo.
  2. Hệ thống thông tin địa lý khu vựcđược phát triển ở cấp thành phố. Nó cho phép chính quyền địa phương dự đoán sự phát triển của một khu vực nhất định. Hệ thống này phản ánh hầu hết tất cả các lĩnh vực quan trọng, chẳng hạn như đầu tư, tài sản, điều hướng và thông tin, pháp lý, v.v. Điều đáng chú ý là nhờ sử dụng các công nghệ này, nó có thể đóng vai trò là người bảo đảm cho sự an toàn tính mạng của con người. toàn bộ dân số. Hệ thống thông tin địa lý vùng hiện đang được sử dụng khá hiệu quả, giúp thu hút đầu tư và thúc đẩy sự tăng trưởng nhanh chóng của nền kinh tế vùng.

Mỗi nhóm trên có một số kiểu con nhất định:

  • GIS toàn cầu bao gồm các hệ thống quốc gia và tiểu lục địa, thường có trạng thái cấp bang.
  • Trong khu vực - địa phương, tiểu vùng, địa phương.

Thông tin về các hệ thống thông tin này có thể được tìm thấy trong các phần đặc biệt của mạng gọi là cổng địa lý. Chúng được đăng trong phạm vi công cộng để xem xét mà không có bất kỳ hạn chế nào.

Nguyên tắc hoạt động

Hệ thống thông tin địa lý hoạt động dựa trên nguyên tắc biên soạn và phát triển thuật toán. Chính điều này cho phép bạn hiển thị chuyển động của một đối tượng trên bản đồ GIS, bao gồm cả chuyển động của thiết bị di động trong hệ thống cục bộ. Để mô tả một điểm nhất định trên bản vẽ địa hình, bạn cần biết ít nhất hai tọa độ - X và Y. Khi hiển thị chuyển động của một vật thể trên bản đồ, bạn sẽ cần xác định chuỗi tọa độ (Xk và Yk). Các chỉ số của chúng phải tương ứng với các thời điểm khác nhau của hệ thống GIS địa phương. Đây là cơ sở để xác định vị trí của đối tượng.

Chuỗi tọa độ này có thể được trích xuất từ ​​tệp NMEA tiêu chuẩn của máy thu GPS đã thực hiện chuyển động thực trên mặt đất. Do đó, thuật toán được xem xét ở đây dựa trên việc sử dụng dữ liệu tệp NMEA với tọa độ quỹ đạo của đối tượng trên một lãnh thổ nhất định. Dữ liệu cần thiết cũng có thể thu được bằng cách mô hình hóa quá trình chuyển động dựa trên các thí nghiệm trên máy tính.

Thuật toán GIS

Hệ thống thông tin địa lý được xây dựng trên dữ liệu ban đầu được lấy để phát triển thuật toán. Theo quy định, đây là tập hợp tọa độ (Xk và Yk) tương ứng với một quỹ đạo nhất định của đối tượng dưới dạng tệp NMEA và bản đồ kỹ thuật số GIS của một khu vực đã chọn. Nhiệm vụ là phát triển một thuật toán hiển thị chuyển động của một vật thể điểm. Trong quá trình thực hiện công việc này, ba thuật toán làm cơ sở cho giải pháp của vấn đề đã được phân tích.

  • Thuật toán GIS đầu tiên là phân tích dữ liệu tệp NMEA để trích xuất từ ​​đó một chuỗi tọa độ (Xk và Yk),
  • Thuật toán thứ hai được sử dụng để tính toán góc đường đi của đối tượng, trong khi tham số được tính từ hướng về phía đông.
  • Thuật toán thứ ba dùng để xác định đường đi của một vật thể so với các điểm chính.

Thuật toán tổng quát: khái niệm chung

Thuật toán tổng quát để hiển thị chuyển động của một đối tượng điểm trên bản đồ GIS bao gồm ba thuật toán đã đề cập trước đó:

  • phân tích dữ liệu NMEA;
  • tính toán góc đường đi của vật thể;
  • xác định hướng đi của một đối tượng so với các quốc gia trên toàn cầu.

Hệ thống thông tin địa lý với thuật toán tổng quát được trang bị bộ phận điều khiển chính - bộ đếm thời gian. Mục đích tiêu chuẩn của nó là cho phép chương trình tạo ra các sự kiện theo những khoảng thời gian nhất định. Sử dụng một đối tượng như vậy, bạn có thể đặt khoảng thời gian cần thiết để thực hiện một tập hợp các thủ tục hoặc hàm. Ví dụ: để đếm liên tục khoảng thời gian một giây, bạn cần đặt các thuộc tính bộ đếm thời gian sau:

  • Hẹn giờ.Interval = 1000;
  • Hẹn giờ.Đã bật = Đúng.

Do đó, cứ sau mỗi giây, quy trình đọc tọa độ X, Y của đối tượng từ tệp NMEA sẽ được khởi chạy, do đó điểm này với tọa độ thu được sẽ được hiển thị trên bản đồ GIS.

Cách thức hoạt động của bộ đếm thời gian

Việc sử dụng hệ thống thông tin địa lý xảy ra như sau:

  1. Ba điểm được đánh dấu trên bản đồ số (ký hiệu - 1, 2, 3), tương ứng với quỹ đạo của vật thể tại các thời điểm khác nhau tk2, tk1, tk. Chúng phải được kết nối bằng một đường liền nét.
  2. Việc bật và tắt bộ hẹn giờ điều khiển hiển thị chuyển động của một vật thể trên bản đồ được thực hiện bằng các nút do người dùng nhấn. Ý nghĩa của chúng và sự kết hợp nhất định có thể được nghiên cứu theo sơ đồ.

tập tin NMEA

Chúng ta hãy mô tả ngắn gọn thành phần của tệp NMEA GIS. Đây là tài liệu được viết ở định dạng ASCII. Về cơ bản, nó là một giao thức trao đổi thông tin giữa bộ thu GPS và các thiết bị khác, chẳng hạn như PC hoặc PDA. Mỗi thông báo NMEA bắt đầu bằng dấu $, theo sau là ký tự thiết bị gồm hai ký tự (đối với bộ thu GPS, GP) và kết thúc bằng chuỗi \r\n, ký tự xuống dòng và ký tự cấp dòng. Độ chính xác của thông tin trong thông báo phụ thuộc vào loại tin nhắn. Tất cả thông tin được chứa trên một dòng, với các trường được phân tách bằng dấu phẩy.

Để hiểu cách các hệ thống thông tin địa lý hoạt động, chỉ cần nghiên cứu thông điệp $GPRMC được sử dụng rộng rãi là đủ, chứa một bộ dữ liệu tối thiểu nhưng cơ bản: vị trí của một đối tượng, tốc độ và thời gian của nó.
Hãy xem một ví dụ cụ thể để biết thông tin nào được mã hóa trong đó:

  • ngày xác định tọa độ vật thể - 07/01/2015;
  • xác định tọa độ UTC theo giờ quốc tế - 10h 54m 52s;
  • tọa độ đối tượng - 55°22,4271" N và 36°44,1610" E.

Chúng tôi nhấn mạnh rằng tọa độ của đối tượng được biểu thị bằng độ và phút và chỉ báo sau được đưa ra với độ chính xác là bốn chữ số thập phân (hoặc dấu chấm làm dấu phân cách giữa phần nguyên và phần phân số của số thực ở định dạng Hoa Kỳ) . Trong tương lai, bạn sẽ cần thực tế là trong tệp NMEA, vĩ độ của vị trí đối tượng nằm ở vị trí sau dấu phẩy thứ ba và kinh độ nằm sau dấu phẩy thứ năm. Ở cuối tin nhắn, nó được truyền sau ký hiệu “*” dưới dạng hai chữ số thập lục phân - 6C.

Hệ thống thông tin địa lý: ví dụ về biên dịch thuật toán

Hãy xem xét một thuật toán phân tích tệp NMEA để trích xuất một tập hợp tọa độ (X và Yk) tương ứng với đối tượng. Nó bao gồm một số bước liên tiếp.

Xác định tọa độ Y của vật thể

Thuật toán phân tích dữ liệu NMEA

Bước 2. Tìm vị trí dấu phẩy thứ ba trong dòng (q).

Bước 3. Tìm vị trí dấu phẩy thứ tư trong dòng (r).

Bước 4. Tìm, bắt đầu từ vị trí q, ký hiệu dấu thập phân (t).

Bước 5. Trích xuất một ký tự từ chuỗi nằm ở vị trí (r+1).

Bước 6. Nếu ký hiệu này bằng W thì biến Bắc bán cầu nhận giá trị 1, ngược lại -1.

Bước 7. Trích xuất (r-+2) ký tự của chuỗi bắt đầu từ vị trí (t-2).

Bước 8. Trích xuất (t-q-3) ký tự của chuỗi bắt đầu từ vị trí (q+1).

Bước 9. Chuyển đổi chuỗi thành số thực và tính tọa độ Y của đối tượng theo đơn vị radian.

Xác định tọa độ X của đối tượng

Bước 10. Tìm vị trí dấu phẩy thứ năm trong dòng (n).

Bước 11. Tìm vị trí dấu phẩy thứ sáu trong dòng (m).

Bước 12. Tìm, bắt đầu từ vị trí n, ký hiệu dấu thập phân (p).

Bước 13. Trích xuất một ký tự từ chuỗi ở vị trí (m+1).

Bước 14. Nếu ký tự này là "E" thì biến EasternHemisphere nhận giá trị 1, ngược lại -1.

Bước 15. Trích xuất (m-p+2) ký tự của chuỗi bắt đầu từ vị trí (p-2).

Bước 16. Trích xuất (p-n+2) ký tự của chuỗi, bắt đầu từ vị trí (n+1).

Bước 17. Chuyển đổi chuỗi thành số thực và tính tọa độ X của đối tượng theo đơn vị radian.

Bước 18. Nếu tệp NMEA chưa được đọc đầy đủ thì chuyển sang bước 1, nếu không thì chuyển sang bước 19.

Bước 19. Kết thúc thuật toán.

Bước 6 và 16 của thuật toán này sử dụng các biến Bắc bán cầu và Đông bán cầu để mã hóa số vị trí của một vật thể trên Trái đất. Ở bán cầu Bắc (nam), biến Bắc bán cầu lần lượt lấy giá trị 1 (-1), tương tự ở Đông bán cầu - 1 (-1).

Ứng dụng của GIS

Việc sử dụng hệ thống thông tin địa lý được phổ biến rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

  • địa chất và bản đồ;
  • thương mại và dịch vụ;
  • địa chính;
  • kinh tế và quản lý;
  • phòng thủ;
  • kỹ thuật;
  • giáo dục, v.v.

GIS (DoubleGIS Barnaul)

Khá khó để đưa ra một định nghĩa ngắn gọn, rõ ràng về hiện tượng này. Hệ thống thông tin địa lý (GIS)- đây là cơ hội để chúng ta có cái nhìn mới về thế giới xung quanh. Không có sự khái quát hóa và hình ảnh, GIS là một công nghệ máy tính hiện đại để lập bản đồ và phân tích các đối tượng trong thế giới thực cũng như các sự kiện xảy ra trên hành tinh của chúng ta. Công nghệ này kết hợp các hoạt động cơ sở dữ liệu truyền thống, chẳng hạn như truy vấn và phân tích thống kê, với những lợi ích về khả năng trực quan hóa phong phú và phân tích địa lý (không gian) mà bản đồ cung cấp. Những khả năng này giúp phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và mang đến những cơ hội đặc biệt cho việc sử dụng nó trong nhiều nhiệm vụ liên quan đến phân tích và dự báo các hiện tượng và sự kiện trong thế giới xung quanh, với sự hiểu biết và nêu bật các yếu tố và nguyên nhân chính, cũng như các yếu tố và nguyên nhân chính của chúng. hậu quả có thể xảy ra, cùng với việc hoạch định các quyết định chiến lược và hậu quả liên tục của các hành động được thực hiện. Lập bản đồ và phân tích địa lý không hoàn toàn mới. Tuy nhiên, công nghệ GIS cung cấp một cách tiếp cận mới, hiện đại hơn, hiệu quả hơn, thuận tiện hơn và nhanh hơn để phân tích vấn đề và giải quyết các vấn đề mà nhân loại nói chung và một tổ chức hoặc nhóm người cụ thể nói riêng phải đối mặt. Nó tự động hóa quy trình phân tích và dự báo. Trước khi sử dụng GIS, chỉ một số ít có khả năng tóm tắt và phân tích đầy đủ thông tin địa lý để đưa ra quyết định tối ưu dựa trên các phương pháp và công cụ hiện đại. GIS hiện là một ngành công nghiệp trị giá hàng triệu đô la với sự tham gia của hàng trăm nghìn người trên khắp thế giới. GIS được giảng dạy trong các trường phổ thông, cao đẳng và đại học. Công nghệ này được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực hoạt động của con người - có thể là trong phân tích các vấn đề toàn cầu như dân số quá đông, ô nhiễm đất, giảm đất rừng, thiên tai hoặc giải quyết các vấn đề cụ thể, như tìm tuyến đường tốt nhất giữa các điểm, lựa chọn vị trí tối ưu cho văn phòng mới, tìm kiếm những ngôi nhà tại địa chỉ của anh ta, đặt đường ống trong khu vực, thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau của thành phố. Dựa trên phạm vi lãnh thổ, có GIS toàn cầu, GIS tiểu lục địa, GIS quốc gia, thường có trạng thái cấp bang, GIS khu vực, GIS tiểu vùng và GIS địa phương.

GIS khác nhau về lĩnh vực chủ đề của mô hình hóa thông tin, ví dụ: GIS đô thị hoặc GIS thành phố, MGIS (GIS đô thị), GIS môi trường (GIS môi trường), v.v.; Trong số đó, hệ thống thông tin đất đai nhận được một cái tên đặc biệt vì chúng đặc biệt phổ biến. Định hướng vấn đề của GIS được xác định bởi các nhiệm vụ mà nó giải quyết (khoa học và ứng dụng), bao gồm kiểm kê tài nguyên (bao gồm cả địa chính), phân tích, đánh giá, giám sát, quản lý và lập kế hoạch cũng như hỗ trợ ra quyết định. GIS tích hợp, IGIS (GIS tích hợp, IGIS) kết hợp chức năng của GIS và hệ thống xử lý ảnh kỹ thuật số (dữ liệu viễn thám) trong một môi trường tích hợp duy nhất.

GIS đa tỷ lệ hoặc không phụ thuộc vào tỷ lệ (GIS đa tỷ lệ) dựa trên các biểu diễn nhiều hoặc nhiều tỷ lệ của các đối tượng không gian (biểu diễn nhiều tỷ lệ, biểu diễn đa tỷ lệ), cung cấp khả năng tái tạo dữ liệu bằng đồ họa hoặc bản đồ ở bất kỳ cấp độ tỷ lệ nào đã chọn dựa trên một tập dữ liệu duy nhất với độ phân giải không gian cao nhất. GIS không gian-thời gian hoạt động với dữ liệu không gian-thời gian. Việc thực hiện các dự án thông tin địa lý (dự án GIS), việc tạo ra một GIS theo nghĩa rộng của từ này, bao gồm các giai đoạn: nghiên cứu tiền dự án (nghiên cứu khả thi), bao gồm nghiên cứu các yêu cầu của người dùng (yêu cầu của người dùng) và chức năng của phần mềm GIS được sử dụng, nghiên cứu khả thi, đánh giá tương quan “chi phí/lợi nhuận” (chi phí/lợi ích); thiết kế hệ thống GIS (GIS thiết kế), bao gồm giai đoạn dự án thí điểm, phát triển GIS; việc thử nghiệm nó trên một mảnh lãnh thổ hoặc khu vực thử nghiệm nhỏ, tạo mẫu hoặc tạo ra một nguyên mẫu hoặc nguyên mẫu; Triển khai GIS; vận hành và sử dụng. Các khía cạnh khoa học, kỹ thuật, công nghệ và ứng dụng của việc thiết kế, sáng tạo và sử dụng GIS được nghiên cứu bởi địa tin học.

Lịch sử của GIS

Thời kỳ đầu (cuối thập niên 1950 - đầu thập niên 1970)

Nghiên cứu các khả năng cơ bản, các lĩnh vực kiến ​​thức và công nghệ biên giới, phát triển kinh nghiệm thực nghiệm, các dự án lớn đầu tiên và công việc lý thuyết.

  • Sự xuất hiện của máy tính điện tử (computer) vào những năm 50.
  • Sự ra đời của máy số hóa, máy vẽ, màn hình đồ họa và các thiết bị ngoại vi khác vào những năm 60.
  • Tạo ra các thuật toán và quy trình phần mềm để hiển thị thông tin bằng đồ họa trên màn hình và sử dụng máy vẽ.
  • Tạo ra các phương pháp phân tích không gian chính thức.
  • Xây dựng phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu.

Thời kỳ chủ trương của Chính phủ (đầu thập niên 1970 - đầu thập niên 1980)

Sự hỗ trợ của chính phủ dành cho GIS đã kích thích sự phát triển của công việc thử nghiệm trong lĩnh vực GIS dựa trên việc sử dụng cơ sở dữ liệu trên mạng lưới đường phố:

  • Hệ thống định vị tự động.
  • Hệ thống xử lý chất thải và rác thải đô thị.
  • Di chuyển của phương tiện trong tình huống khẩn cấp, v.v.

Thời kỳ phát triển thương mại (đầu những năm 1980 - nay)

Một thị trường rộng lớn cho nhiều loại phần mềm, sự phát triển của GIS trên máy tính để bàn, mở rộng phạm vi ứng dụng thông qua tích hợp với cơ sở dữ liệu phi không gian, sự xuất hiện của các ứng dụng mạng, sự xuất hiện của một số lượng đáng kể người dùng không chuyên nghiệp, các hệ thống hỗ trợ các tập dữ liệu riêng lẻ trên các máy tính cá nhân, mở đường cho các hệ thống hỗ trợ cơ sở dữ liệu địa lý phân tán và doanh nghiệp.

Thời kỳ sử dụng (cuối thập niên 1980 - nay)

Sự cạnh tranh ngày càng tăng giữa các nhà sản xuất thương mại dịch vụ công nghệ thông tin địa lý mang lại lợi thế cho người sử dụng GIS; tính sẵn có và “tính mở” của phần mềm cho phép sử dụng và thậm chí sửa đổi các chương trình, sự xuất hiện của các “câu lạc bộ” người dùng, hội nghị từ xa, các nhóm người dùng tách biệt về mặt địa lý nhưng có liên quan, và nhu cầu về dữ liệu địa lý ngày càng tăng, khởi đầu cho sự hình thành cơ sở hạ tầng thông tin địa lý toàn cầu.

GIS hoạt động như thế nào

GIS lưu trữ thông tin về thế giới thực dưới dạng tập hợp các lớp chuyên đề được tổng hợp dựa trên vị trí địa lý. Cách tiếp cận đơn giản nhưng rất linh hoạt này đã chứng minh giá trị của nó trong việc giải quyết nhiều vấn đề trong thế giới thực: theo dõi chuyển động của phương tiện và vật liệu, lập bản đồ chi tiết về các điều kiện thực tế và các hoạt động theo kế hoạch cũng như lập mô hình hoàn lưu khí quyển toàn cầu. Tất cả thông tin địa lý đều chứa thông tin về vị trí không gian, cho dù đó là tham chiếu đến tọa độ địa lý hoặc tọa độ khác, hoặc tham chiếu đến địa chỉ, mã bưu chính, khu vực bầu cử hoặc điều tra dân số, mã định danh đất hoặc rừng, tên đường, v.v. Khi các liên kết như vậy được sử dụng để tự động xác định vị trí hoặc các vị trí của (các) đối tượng địa lý, một quy trình gọi là mã hóa địa lý sẽ được sử dụng. Với sự trợ giúp của nó, bạn có thể nhanh chóng xác định và xem trên bản đồ vị trí của đối tượng hoặc hiện tượng mà bạn quan tâm, chẳng hạn như ngôi nhà nơi bạn bè của bạn sống hoặc tổ chức bạn cần, nơi xảy ra trận động đất hoặc lũ lụt, tuyến đường nào dễ dàng hơn và nhanh hơn để đến điểm bạn cần hoặc ở nhà.

Mô hình vector và raster

GIS có thể hoạt động với hai loại dữ liệu khác nhau đáng kể - vector và raster. Trong mô hình vectơ, thông tin về điểm, đường và đa giác được mã hóa và lưu trữ dưới dạng tập hợp tọa độ X, Y. Vị trí của một điểm (đối tượng điểm), ví dụ như lỗ khoan, được mô tả bằng cặp tọa độ (X, Y). Các đối tượng địa lý tuyến tính như đường, sông hoặc đường ống được lưu trữ dưới dạng tập hợp tọa độ X, Y. Các đối tượng địa lý đa giác, chẳng hạn như lưu vực sông, thửa đất hoặc khu vực dịch vụ, được lưu trữ dưới dạng một tập hợp tọa độ đóng. Mô hình vectơ đặc biệt hữu ích để mô tả các đối tượng rời rạc và ít phù hợp hơn để mô tả các đặc tính thay đổi liên tục như loại đất hoặc khả năng tiếp cận đối tượng. Mô hình raster là tối ưu để làm việc với các thuộc tính liên tục. Hình ảnh raster là một tập hợp các giá trị cho từng thành phần cơ bản (ô) riêng lẻ, nó tương tự như bản đồ hoặc hình ảnh được quét. Cả hai mô hình đều có ưu điểm và nhược điểm. GIS hiện đại có thể hoạt động với cả mô hình vector và raster.

lớp GIS

Tất cả thông tin bản đồ trong GIS được tổ chức dưới dạng lớp. Các lớp là mức độ trừu tượng đầu tiên trong GIS. Khi làm việc với GIS, chúng ta phải chia dữ liệu hiện có thành các lớp. Mỗi lớp chứa các đối tượng thuộc một loại nhất định, được thống nhất bởi các đặc điểm chung. Làm việc trong GIS, chúng ta có thể kết nối và ngắt kết nối các lớp mà chúng ta quan tâm hoặc thay đổi thứ tự hiển thị của chúng. Các lớp có các loại sau:

Điểm

Các lớp điểm chứa các đối tượng có thể được trừu tượng hóa thành một điểm, chẳng hạn như cái giếng hoặc thành phố. Để dễ hiểu, ngay cả một thành phố cũng có thể được biểu diễn dưới dạng một dấu chấm.

tuyến tính

Những đối tượng này có thể được trừu tượng hóa thành một đường đứt đoạn hoặc trơn tru, chẳng hạn như sông, đường hoặc đường ống.

Đa giác hoặc diện tích

Các đối tượng thuộc loại này được thể hiện là nằm trong một đa giác nhất định, ví dụ như các khu vực được cấp phép.

Đối tượng vùng có thể bao gồm một số đường viền. Điều này là cần thiết nếu bạn muốn biểu diễn một đa giác có lỗ bên trong. Hình này cho thấy một ví dụ về đa giác đều và đa giác gồm hai đường viền.

Điểm cuối cùng của đa giác luôn phải trùng với điểm đầu tiên. Dù điều này đúng hay sai thì đây cũng là cách nó diễn ra trong các hệ thống thông tin địa lý. Vì vậy, một đa giác không thể có ít hơn bốn điểm. Nếu đa giác có diện tích bằng 0, nghĩa là nó bị suy biến thì phải xóa nó. Đa giác cũng không được tự giao nhau. Những thiếu sót như vậy sau này có thể dẫn đến những sai sót nghiêm trọng trong tính toán và do đó cần tránh.

Hình ảnh

Đồ họa raster được liên kết với tọa độ địa lý, chẳng hạn như hình ảnh vệ tinh hoặc bản đồ được quét.

Mô hình lưới

Đây là bản đồ cấu trúc và bản đồ tham số. Ban đầu, các mô hình như vậy dựa trên lưới hình chữ nhật, trong đó giá trị Z (tham số) được biểu thị tại các nút lưới.

Hiện nay cấu trúc của các mô hình như vậy thường phức tạp hơn, nhưng theo truyền thống, chúng vẫn được gọi là lưới hoặc lưới. Các lưới hiện đại có thể chứa các lỗi, các vùng sàng lọc hoặc dựa trên các đường trục. Ý nghĩa của các mô hình lưới vẫn giữ nguyên: biểu diễn liên tục một tham số trên một khu vực nhất định.

Lưới spline khác với lưới thông thường ở chỗ bề mặt của nó hoàn toàn nhẵn, điều này tự nhiên hơn đối với hầu hết các mô hình. Các mắt lưới gãy chứa các phân đoạn bổ sung để mô phỏng một vết nứt trơn tru. Trên mô hình lưới thông thường, khoảng cách xuất hiện theo từng bước. Mô hình lưới còn được gọi là bản đồ đường viền.

Các loại lớp đặc biệt

Năm loại lớp này là tiêu chuẩn cho bất kỳ hệ thống GIS chuyên nghiệp nào, nhưng ngoài chúng, có thể có các loại dữ liệu đặc biệt khác được xác định theo phạm vi của hệ thống. Ví dụ: đây có thể là các lỗi (đối với mô hình lưới lỗi), bản đồ raster (để thể hiện hình ảnh raster rất lớn), mô hình 3D (đối với mô hình hồ chứa 3D).

Bảng dữ liệu GIS

Điểm đường và đa giác có bảng dữ liệu thuộc tính cho các tính năng của chúng.

Mỗi đối tượng trên bản đồ có một hàng tương ứng trong bảng dữ liệu. Sử dụng bảng dữ liệu, bạn có thể tìm và sắp xếp các đối tượng, đánh dấu chúng trên bản đồ theo thuộc tính hoặc xem thuộc tính của các đối tượng đã chọn. Bảng thuộc tính cho phép bạn tìm kiếm các đối tượng, sắp xếp chúng, chọn chúng theo điều kiện, nhóm chúng, tạo bộ lọc và thực hiện các phép tính. Bảng thuộc tính biến GIS thành cơ sở dữ liệu trong đó bạn có thể thực hiện phân tích dữ liệu hoặc quản lý dữ liệu bằng các công cụ GIS nâng cao. Nếu không có bảng thuộc tính, hệ thống thông tin địa lý sẽ không có ý nghĩa và bản đồ trong đó sẽ không phải là bản đồ mà chỉ đơn giản là các bản vẽ, giống như các bản vẽ trong CorelDraw hoặc Paint.

Các điểm trong đường và đa giác cũng có bảng thuộc tính riêng. Ví dụ: hồ sơ địa chấn có thể được tải cùng với dữ liệu về các đường chân trời đã chọn và được sử dụng để xây dựng bản đồ theo đường cô lập. Bảng dữ liệu hỗ trợ khái niệm về các đối tượng được chọn; các hàng như vậy trong bảng được đánh dấu bằng màu khác. Các đối tượng được chọn cũng được hiển thị hơi khác trên bản đồ. Lựa chọn đối tượng rất thường được sử dụng trong phân tích dữ liệu. Các đối tượng có thể được chọn cả trong bảng và trên bản đồ, cũng như theo các điều kiện đã chỉ định.

Sự hình thành các lớp

Một chủ đề rất quan trọng là sự hình thành chính xác của cấu trúc lớp. Tính hữu ích của bất kỳ cơ sở dữ liệu nào, bao gồm cả GIS, phụ thuộc rất nhiều vào cấu trúc chính xác của dữ liệu. Bạn thậm chí có thể xây dựng công thức sau: tính hữu dụng của cơ sở dữ liệu tỷ lệ thuận với cách tổ chức và thứ tự chính xác của nó trong dữ liệu. Nếu dữ liệu trong cơ sở dữ liệu có nhiều lỗi hoặc được sắp xếp không chính xác thì điều này có thể phủ nhận tất cả những lợi ích của cơ sở dữ liệu đó. Vì lý do này, khả năng cấu trúc thông tin một cách chính xác là rất quan trọng. Ví dụ: nếu bạn đang tải dữ liệu địa chấn thì việc kết hợp tất cả các nhóm địa chấn vào một lớp là đúng và không tạo nhiều lớp nhóm chúng theo vùng hoặc khu vực. Tốt hơn là nên tuân thủ quy tắc này: một kiểu dữ liệu - một bảng (hoặc một lớp). Mặt khác, tốt hơn là đặt các đối tượng khác nhau vào các lớp khác nhau, ngay cả khi chúng được thống nhất theo một chủ đề chung. Vì vậy, tốt hơn hết bạn nên chia đường bộ và đường sắt thành hai lớp, sau đó đặt chúng vào nhóm “Các tuyến đường vận chuyển”.

tọa độ

Mọi người đều biết rằng trái đất tròn, bản đồ phẳng, bề mặt quả bóng không thể quay lên mặt phẳng mà không bị biến dạng. Vì lý do này, các phép chiếu được sử dụng trong bản đồ. Phép chiếu là các quy tắc và công thức để chuyển đổi tọa độ này sang tọa độ khác. Một chuyển đổi thường được sử dụng là từ tọa độ hình cầu (địa lý) sang tọa độ hình chữ nhật (tọa độ bản đồ). Các phép chiếu có thể có diện tích bằng nhau hoặc bằng nhau, nghĩa là chúng bảo toàn diện tích của các vật thể hoặc các góc. Đôi khi phép chiếu có thể làm biến dạng cả hai, giảm thiểu sự biến dạng hoàn toàn. Đối với nước ta, hệ chuyển đổi tiêu chuẩn là hệ tọa độ “năm thứ 42”. Hệ thống “năm thứ 42” chia lãnh thổ địa cầu thành 60 vùng, mỗi vùng 6 độ. Ví dụ, vùng Tyumen nằm trong khu vực 12, 13 và 14. "Năm thứ 42" là phép chiếu diện tích bằng nhau. GIS được thiết kế theo cách mà chúng có thể lưu trữ dữ liệu trong một hệ tọa độ và hiển thị dữ liệu đó trong một hệ tọa độ khác. Do đó, không cần phải nhầm lẫn với hệ tọa độ nào dữ liệu được lưu trữ và dữ liệu được hiển thị trên bản đồ. Để giảm sự nhầm lẫn với các phép chiếu, Isoline chỉ hỗ trợ hai tùy chọn dữ liệu nguồn:

  • Tọa độ hình chữ nhật (bất kỳ tọa độ tùy ý nào mà không áp dụng phép biến đổi nào).
  • Tọa độ địa lý (độ, phút, giây, khi hiển thị trên bản đồ, sẽ được chuyển đổi thành một số phép chiếu).

Dưới đây là các tùy chọn để hiển thị cùng một khu vực trong các hệ tọa độ và hình chiếu khác nhau.

Phép chiếu là "đa hình". Tọa độ thực là độ, tọa độ hiển thị là độ.

Trình chiếu chưa được đặt. Tọa độ thực là "đa giác", tọa độ hiển thị là hình chữ nhật.

Trình chiếu chưa được đặt. Tọa độ thực là độ, tọa độ hiển thị là hình chữ nhật.

Phép chiếu là "đa hình". Tọa độ thực là "đa giác", tọa độ hiển thị là hình chữ nhật.

Như bạn có thể thấy trong các bức ảnh, hai cái trên cùng khá phù hợp với chúng tôi, nhưng cái thứ ba và thứ tư thì không. Trên thực tế, bức vẽ thứ ba khá chính xác, nhưng hình chiếu không được chỉ định, và do đó chúng ta thấy hình ảnh “nguyên trạng”, tính bằng độ. Trong hình ảnh thứ tư, chúng tôi đã cố gắng hiển thị một đa giác có dữ liệu không phải là độ trong phép chiếu “đa giác” và hệ thống không hiểu chúng tôi. Từ đó, chúng ta có thể rút ra kết luận sau: không thể đặt phép chiếu cho tọa độ hình chữ nhật, vì trong trường hợp này, các công thức biến đổi được áp dụng cho chúng lần thứ hai và hình ảnh trở nên không chính xác.

Cũng cần phải tính đến thực tế là đường thẳng vẽ trong một hệ tọa độ này không phải là đường thẳng trong hệ tọa độ khác và diện tích của các vật thể có thể khác nhau, ngay cả khi các hình chiếu có diện tích bằng nhau.

Tọa độ hình chữ nhật

"đa hình", không có điều chỉnh hiển thị.

Hệ tọa độ Mollweide.

đa hình", với các điều chỉnh hiển thị.

Do đó, nếu bạn cần độ dài dòng chính xác, diện tích chính xác và hiển thị chính xác thì bạn cần sử dụng các công cụ hệ thống đặc biệt.

Các vấn đề mà GIS giải quyết

Một GIS có mục đích chung thường thực hiện năm hoạt động (nhiệm vụ) dữ liệu, trong số những hoạt động khác: đầu vào, thao tác, quản lý, truy vấn và phân tích cũng như trực quan hóa.

Đi vào

Để sử dụng được trong GIS, dữ liệu phải được chuyển đổi sang định dạng số phù hợp. Quá trình chuyển đổi dữ liệu từ bản đồ giấy sang file máy tính được gọi là số hóa. Trong GIS hiện đại, quá trình này có thể được tự động hóa bằng công nghệ quét, điều này đặc biệt quan trọng đối với các dự án lớn hoặc đối với các công việc nhỏ, dữ liệu có thể được nhập bằng bộ số hóa. Nhiều dữ liệu đã được dịch sang các định dạng mà các gói GIS có thể hiểu được trực tiếp.

Thao tác

Thông thường, để hoàn thành một dự án cụ thể, dữ liệu hiện có phải được sửa đổi thêm để đáp ứng các yêu cầu của hệ thống của bạn. Ví dụ: thông tin địa lý có thể ở các tỷ lệ khác nhau (đường trung tâm đường phố có tỷ lệ 1:100.000, ranh giới vùng điều tra dân số có tỷ lệ 1:50.000 và các khu dân cư có tỷ lệ 1:10.000). Để xử lý và trực quan hóa chung, sẽ thuận tiện hơn khi trình bày tất cả dữ liệu trên một thang đo duy nhất. Công nghệ GIS cung cấp nhiều cách khác nhau để thao tác dữ liệu không gian và trích xuất dữ liệu cần thiết cho một nhiệm vụ cụ thể.

Điều khiển

Trong các dự án nhỏ, thông tin địa lý có thể được lưu trữ dưới dạng tệp thông thường. Nhưng với sự gia tăng khối lượng thông tin và số lượng người dùng ngày càng tăng, việc sử dụng hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS) để lưu trữ, cấu trúc và quản lý dữ liệu hoặc các công cụ máy tính đặc biệt để làm việc với các bộ dữ liệu tích hợp (cơ sở dữ liệu) sẽ hiệu quả hơn. ). Trong GIS, thuận tiện nhất là sử dụng cấu trúc quan hệ, trong đó dữ liệu được lưu trữ ở dạng bảng. Trong trường hợp này, các trường chung được sử dụng để liên kết các bảng. Cách tiếp cận đơn giản này khá linh hoạt và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng GIS và không phải GIS.

Truy vấn và phân tích

Nếu bạn có GIS và thông tin địa lý, bạn sẽ có thể nhận được câu trả lời cho các câu hỏi đơn giản (Ai là chủ sở hữu của lô đất này? Các đối tượng này nằm cách nhau bao xa? Khu công nghiệp này nằm ở đâu?) và phức tạp hơn các câu hỏi cần phân tích bổ sung (Ở đâu có nơi xây dựng nhà mới? Loại đất chính dưới rừng vân sam là gì? Việc xây dựng đường mới sẽ ảnh hưởng đến giao thông như thế nào?). Các truy vấn có thể được đặt bằng cách chỉ cần nhấp vào một đối tượng cụ thể hoặc sử dụng các công cụ phân tích nâng cao. Bằng cách sử dụng GIS, bạn có thể xác định và thiết lập các mẫu tìm kiếm cũng như đưa ra các kịch bản như “điều gì sẽ xảy ra nếu…”. GIS hiện đại có nhiều công cụ mạnh mẽ để phân tích, trong đó có hai công cụ quan trọng nhất: phân tích lân cận và phân tích lớp phủ. Để phân tích khoảng cách giữa các đối tượng với nhau, GIS sử dụng một quy trình gọi là đệm. Nó giúp trả lời các câu hỏi như: Có bao nhiêu ngôi nhà cách vùng nước này trong vòng 100 m? Có bao nhiêu khách hàng sống trong phạm vi 1 km tính từ cửa hàng này? Tỷ trọng dầu khai thác từ các giếng cách tòa nhà quản lý của đơn vị khai thác dầu khí này trong phạm vi 10 km là bao nhiêu? Quá trình lớp phủ liên quan đến việc tích hợp dữ liệu nằm trong các lớp chủ đề khác nhau. Trong trường hợp đơn giản nhất, đây là hoạt động ánh xạ, nhưng trong một số hoạt động phân tích, dữ liệu từ các lớp khác nhau được kết hợp về mặt vật lý. Lớp phủ hoặc tổng hợp không gian cho phép, ví dụ, tích hợp dữ liệu về đất, độ dốc, thảm thực vật và quyền sử dụng đất với thuế suất đất đai.

Hình dung

Đối với nhiều loại hoạt động không gian, kết quả cuối cùng là biểu diễn dữ liệu dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ. Bản đồ là một cách rất hiệu quả và giàu thông tin để lưu trữ, trình bày và truyền tải thông tin địa lý (tham chiếu không gian). Trước đây, bản đồ được tạo ra để tồn tại trong nhiều thế kỷ. GIS cung cấp những công cụ mới tuyệt vời giúp mở rộng và nâng cao nghệ thuật và khoa học về bản đồ. Với sự trợ giúp của nó, việc trực quan hóa bản đồ có thể dễ dàng được bổ sung bằng các tài liệu báo cáo, hình ảnh ba chiều, đồ thị và bảng biểu, ảnh chụp và các phương tiện khác, chẳng hạn như đa phương tiện.

Các công nghệ liên quan đến GIS

GIS có liên quan chặt chẽ với một số loại hệ thống thông tin khác. Sự khác biệt chính của nó nằm ở khả năng thao tác và phân tích dữ liệu không gian. Mặc dù không có một phân loại hệ thống thông tin nào được chấp nhận chung, nhưng mô tả sau đây sẽ giúp tách GIS khỏi bản đồ máy tính để bàn, CAD, viễn thám, hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS) và công nghệ định vị toàn cầu (GPS).

Hệ thống bản đồ trên máy tính để bàn sử dụng biểu diễn bản đồ để tổ chức tương tác của người dùng với dữ liệu. Trong những hệ thống như vậy, mọi thứ đều dựa trên bản đồ; bản đồ là cơ sở dữ liệu. Hầu hết các hệ thống bản đồ trên máy tính để bàn đều có khả năng quản lý dữ liệu, phân tích không gian và tùy chỉnh hạn chế. Các gói tương ứng hoạt động trên máy tính để bàn - PC, Macintosh và máy trạm UNIX cấp thấp.

hệ thống CAD

hệ thống CAD có khả năng vẽ bản vẽ dự án và kế hoạch của các tòa nhà và cơ sở hạ tầng. Để kết hợp thành một cấu trúc duy nhất, họ sử dụng một tập hợp các thành phần có tham số cố định. Chúng dựa trên một số ít quy tắc kết hợp các thành phần và có chức năng phân tích rất hạn chế. Một số hệ thống CAD đã được mở rộng để hỗ trợ biểu diễn dữ liệu bản đồ, nhưng theo quy định, các tiện ích có sẵn trong chúng không cho phép quản lý và phân tích hiệu quả các cơ sở dữ liệu không gian lớn.

Viễn thám và GPS

Viễn thám là nghệ thuật và khoa học thực hiện các phép đo bề mặt trái đất bằng cách sử dụng các cảm biến như nhiều loại camera trên máy bay, máy thu của hệ thống định vị toàn cầu hoặc các thiết bị khác. Các cảm biến này thu thập dữ liệu dưới dạng hình ảnh và cung cấp khả năng xử lý, phân tích và hiển thị chuyên biệt cho hình ảnh thu được. Do thiếu các công cụ phân tích và quản lý dữ liệu đủ mạnh nên các hệ thống tương ứng khó có thể được phân loại là GIS thực sự.

Hệ thống Quản lý Dữ liệuđược thiết kế để lưu trữ và quản lý tất cả các loại dữ liệu, bao gồm cả dữ liệu địa lý (không gian). DBMS được tối ưu hóa cho những nhiệm vụ như vậy, vì vậy nhiều GIS có hỗ trợ DBMS tích hợp. Các hệ thống này không có công cụ phân tích và hiển thị tương tự như GIS.

GIS có thể làm gì cho bạn

Thực hiện các truy vấn và phân tích không gian

Khả năng tìm kiếm cơ sở dữ liệu và thực hiện các truy vấn không gian của GIS đã giúp nhiều công ty tiết kiệm hàng triệu đô la. GIS giúp giảm thời gian đáp ứng yêu cầu của khách hàng; xác định các khu vực phù hợp cho các hoạt động được yêu cầu; xác định mối quan hệ giữa các thông số khác nhau (ví dụ: đất, khí hậu và năng suất cây trồng); xác định các vị trí đứt nguồn điện. Ví dụ, các nhà môi giới bất động sản sử dụng GIS để tìm tất cả những ngôi nhà trong một khu vực nhất định có mái bằng đá phiến, ba phòng và nhà bếp rộng 10 mét, sau đó cung cấp mô tả chi tiết hơn về các cấu trúc này. Yêu cầu có thể được tinh chỉnh bằng cách đưa ra các tham số bổ sung, ví dụ như tham số chi phí. Bạn có thể nhận được danh sách tất cả các ngôi nhà nằm ở một khoảng cách nhất định so với đường cao tốc, khu rừng hoặc nơi làm việc nhất định.

Cải thiện sự hội nhập trong tổ chức

Nhiều tổ chức sử dụng GIS đã phát hiện ra rằng một trong những lợi ích chính của nó nằm ở những cơ hội mới để cải thiện việc quản lý tổ chức và tài nguyên của tổ chức bằng cách tổng hợp dữ liệu hiện có về mặt địa lý và cho phép chia sẻ và sửa đổi dữ liệu đó theo cách phối hợp giữa các bộ phận khác nhau. Khả năng chia sẻ và liên tục mở rộng cũng như sửa chữa cơ sở dữ liệu theo các đơn vị cấu trúc khác nhau cho phép bạn tăng hiệu quả của cả từng đơn vị và toàn bộ tổ chức. Do đó, công ty tiện ích có thể lên kế hoạch rõ ràng cho công việc sửa chữa hoặc bảo trì, từ việc thu thập thông tin đầy đủ và hiển thị trên màn hình máy tính (hoặc trên bản sao giấy) các khu vực liên quan, chẳng hạn như đường ống nước, đến việc tự động xác định những cư dân sẽ bị ảnh hưởng bởi những công trình này, và thông báo cho họ về thời gian dự kiến ​​ngừng hoạt động hoặc gián đoạn cấp nước.

Đưa ra quyết định sáng suốt hơn

GIS, giống như các công nghệ thông tin khác, xác nhận câu ngạn ngữ nổi tiếng rằng thông tin tốt hơn sẽ dẫn đến những quyết định tốt hơn. Tuy nhiên, GIS không phải là công cụ đưa ra quyết định mà là công cụ giúp đẩy nhanh và tăng hiệu quả của quy trình ra quyết định, cung cấp câu trả lời cho các truy vấn và chức năng phân tích dữ liệu không gian, trình bày kết quả phân tích một cách trực quan và dễ hiểu. -đọc mẫu đơn. Ví dụ, GIS giúp giải quyết các vấn đề như cung cấp nhiều loại thông tin theo yêu cầu của cơ quan quy hoạch, giải quyết xung đột lãnh thổ, lựa chọn địa điểm tối ưu (từ các quan điểm khác nhau và theo các tiêu chí khác nhau) để đặt các đối tượng, v.v. cần thiết cho việc ra quyết định có thể được trình bày dưới dạng bản đồ ngắn gọn với các giải thích văn bản, đồ thị và sơ đồ bổ sung. Sự sẵn có của thông tin có thể tiếp cận được bằng nhận thức và khái quát hóa cho phép người ra quyết định tập trung nỗ lực tìm giải pháp mà không mất nhiều thời gian để thu thập và phân tích dữ liệu không đồng nhất có sẵn. Bạn có thể nhanh chóng xem xét một số phương án giải pháp và chọn phương án hiệu quả và hiệu quả nhất.

Tạo bản đồ

Bản đồ có một vị trí đặc biệt trong GIS. Quá trình tạo bản đồ trong GIS đơn giản và linh hoạt hơn nhiều so với các phương pháp lập bản đồ thủ công hoặc tự động truyền thống. Nó bắt đầu bằng việc tạo một cơ sở dữ liệu. Việc số hóa các bản đồ giấy thông thường cũng có thể được sử dụng làm nguồn thu thập dữ liệu ban đầu. Cơ sở dữ liệu bản đồ dựa trên GIS có thể liên tục (không được chia thành các ô hoặc vùng riêng biệt) và không liên kết với một tỷ lệ cụ thể. Dựa trên cơ sở dữ liệu đó, có thể tạo bản đồ (ở dạng điện tử hoặc bản cứng) cho bất kỳ lãnh thổ nào, ở bất kỳ tỷ lệ nào, với tải trọng yêu cầu, với lựa chọn và hiển thị với các ký hiệu được yêu cầu. Bất cứ lúc nào, cơ sở dữ liệu có thể được cập nhật dữ liệu mới (ví dụ: từ cơ sở dữ liệu khác) và dữ liệu hiện có có thể được điều chỉnh khi cần thiết. Trong các tổ chức lớn, cơ sở dữ liệu địa hình được tạo có thể được các phòng ban và bộ phận khác sử dụng làm cơ sở, đồng thời có thể sao chép dữ liệu nhanh chóng và gửi dữ liệu qua mạng cục bộ và toàn cầu.

GIS ở Nga

Các hệ thống nước ngoài được sử dụng rộng rãi nhất ở Nga là: sản phẩm phần mềm ArcGIS các công ty ESRI, dòng sản phẩm GeoMedia tập đoàn Intergraph Và MapInfo chuyên nghiệp các công ty Thông tin bản đồ Pitney Bowes.

Trong số các phát triển trong nước, chương trình GIS Map 2008 của công ty đã trở nên phổ biến CJSC KB "Toàn cảnh".

Các sản phẩm phần mềm khác do trong và ngoài nước phát triển cũng được sử dụng: TÍCH HỢP GIS, M.G.E. tập đoàn Intergraph(sử dụng MicroStation làm lõi đồ họa), IndoGIS, SAO-APIC, DoubleGIS , Mappl, Nhà địa lý GIS, 4geo vân vân.

, kinh tế, quốc phòng.

Dựa trên phạm vi lãnh thổ, có GIS toàn cầu, GIS tiểu lục địa, GIS quốc gia, thường có trạng thái cấp bang, GIS khu vực, GIS tiểu vùng và GIS địa phương.

GIS khác nhau về lĩnh vực chủ đề của mô hình hóa thông tin, ví dụ: GIS đô thị hoặc GIS thành phố, MGIS (GIS đô thị), GIS môi trường (GIS môi trường) Bản mẫu:Nobr; Trong số đó, hệ thống thông tin đất đai nhận được một cái tên đặc biệt vì chúng đặc biệt phổ biến. Định hướng vấn đề của GIS được xác định bởi các nhiệm vụ mà nó giải quyết (khoa học và ứng dụng), bao gồm kiểm kê tài nguyên (bao gồm cả địa chính), phân tích, đánh giá, giám sát, quản lý và lập kế hoạch cũng như hỗ trợ ra quyết định. GIS tích hợp, IGIS (GIS tích hợp, IGIS) kết hợp chức năng của GIS và hệ thống xử lý ảnh kỹ thuật số (dữ liệu viễn thám) trong một môi trường tích hợp duy nhất.

GIS đa tỷ lệ hoặc không phụ thuộc vào tỷ lệ (GIS đa tỷ lệ) dựa trên các biểu diễn nhiều hoặc nhiều tỷ lệ của các đối tượng không gian (biểu diễn nhiều tỷ lệ, biểu diễn đa tỷ lệ), cung cấp khả năng tái tạo dữ liệu bằng đồ họa hoặc bản đồ ở bất kỳ cấp độ tỷ lệ nào đã chọn dựa trên một tập dữ liệu duy nhất với độ phân giải không gian cao nhất. GIS không gian-thời gian hoạt động với dữ liệu không gian-thời gian. Việc thực hiện các dự án thông tin địa lý (dự án GIS), việc tạo ra một GIS theo nghĩa rộng của từ này, bao gồm các giai đoạn: nghiên cứu tiền dự án (nghiên cứu khả thi), bao gồm nghiên cứu các yêu cầu của người dùng (yêu cầu của người dùng) và chức năng của phần mềm GIS được sử dụng, nghiên cứu khả thi, đánh giá tương quan “chi phí/lợi nhuận” (chi phí/lợi ích); thiết kế hệ thống GIS (GIS thiết kế), bao gồm giai đoạn dự án thí điểm, phát triển GIS; việc thử nghiệm nó trên một mảnh lãnh thổ hoặc khu vực thử nghiệm nhỏ, tạo mẫu hoặc tạo ra một nguyên mẫu hoặc nguyên mẫu; Triển khai GIS; vận hành và sử dụng. Các khía cạnh khoa học, kỹ thuật, công nghệ và ứng dụng của việc thiết kế, sáng tạo và sử dụng GIS được nghiên cứu bởi địa tin học.

nhiệm vụ GIS

  • Đầu vào dữ liệu. Để được sử dụng trong GIS, dữ liệu phải được chuyển đổi sang định dạng kỹ thuật số phù hợp (số hóa). Trong GIS hiện đại, quá trình này có thể được tự động hóa bằng công nghệ máy quét hoặc đối với một lượng nhỏ công việc, dữ liệu có thể được nhập bằng bộ số hóa.
  • Thao tác dữ liệu (ví dụ: chia tỷ lệ).
  • Quản lý dữ liệu. Trong các dự án nhỏ, thông tin địa lý có thể được lưu trữ dưới dạng các tệp thông thường và khi khối lượng thông tin tăng lên cũng như số lượng người dùng tăng lên, DBMS được sử dụng để lưu trữ, cấu trúc và quản lý dữ liệu.
  • Yêu cầu và phân tích dữ liệu - thu thập câu trả lời cho các câu hỏi khác nhau (ví dụ: ai là chủ sở hữu của lô đất này? Các đối tượng này nằm cách nhau bao nhiêu? Khu công nghiệp này nằm ở đâu? Có không gian để xây dựng khu công nghiệp mới ở đâu? nhà? Loại đất chính dưới rừng vân sam là gì Việc xây dựng đường mới sẽ ảnh hưởng đến giao thông như thế nào?).
  • Trực quan hóa dữ liệu. Ví dụ: trình bày dữ liệu dưới dạng bản đồ hoặc đồ thị.

Khả năng của GIS

GIS bao gồm các khả năng của DBMS, trình soạn thảo đồ họa raster và vector và các công cụ phân tích và được sử dụng trong bản đồ, địa chất, khí tượng, quản lý đất đai, sinh thái, quản lý đô thị, giao thông, kinh tế và quốc phòng. GIS cho phép bạn giải quyết nhiều vấn đề - có thể là phân tích các vấn đề toàn cầu như dân số quá mức, ô nhiễm đất, giảm diện tích đất rừng, thiên tai hoặc giải quyết các vấn đề cụ thể, chẳng hạn như tìm tuyến đường tốt nhất giữa các điểm, chọn đường đi tối ưu vị trí cho một văn phòng mới, tìm kiếm một ngôi nhà theo địa chỉ của nó, đặt đường ống trên mặt đất, các nhiệm vụ khác nhau của thành phố.

Hệ thống GIS cho phép bạn:

  • xác định đối tượng nào nằm trên một lãnh thổ nhất định;
  • xác định vị trí của đối tượng (phân tích không gian);
  • đưa ra phân tích về mật độ phân bố của một số hiện tượng trên lãnh thổ (ví dụ: mật độ định cư);
  • xác định những thay đổi tạm thời ở một khu vực nhất định);
  • mô phỏng điều gì sẽ xảy ra khi thực hiện thay đổi đối với vị trí của các đối tượng (ví dụ: nếu bạn thêm một con đường mới).

Phân loại GIS

Theo phạm vi lãnh thổ:

  • GIS toàn cầu;
  • GIS tiểu lục địa;
  • GIS quốc gia;
  • GIS khu vực;
  • GIS tiểu vùng;
  • GIS địa phương hoặc địa phương.

Theo cấp quản lý:

  • GIS liên bang;
  • GIS khu vực;
  • GIS thành phố;
  • GIS của công ty.

Theo chức năng:

  • đầy đủ chức năng;
  • GIS để xem dữ liệu;
  • GIS để nhập và xử lý dữ liệu;
  • GIS chuyên ngành.

Theo lĩnh vực chủ đề:

  • bản đồ;
  • Địa chất học;
  • GIS của thành phố hoặc thành phố;
  • GIS môi trường, v.v.

Nếu, ngoài chức năng GIS, hệ thống còn có khả năng xử lý hình ảnh kỹ thuật số thì các hệ thống như vậy được gọi là GIS tích hợp (IGIS). GIS đa tỷ lệ hoặc độc lập với tỷ lệ dựa trên các biểu diễn nhiều tỷ lệ hoặc nhiều tỷ lệ của các đối tượng không gian, cung cấp biểu diễn dữ liệu bằng đồ họa hoặc bản đồ ở bất kỳ cấp tỷ lệ nào được chọn dựa trên một tập dữ liệu duy nhất có độ phân giải không gian cao nhất. GIS không gian thời gian hoạt động với dữ liệu không gian thời gian.

Các lĩnh vực ứng dụng của GIS

  • Quản lý đất đai, địa chính đất đai. Để giải quyết các vấn đề liên quan đến không gian, họ bắt đầu tạo ra GIS. Công việc điển hình là lập địa chính, bản đồ phân loại, xác định diện tích các thửa đất và ranh giới giữa các thửa đất, v.v.
  • Kiểm kê, kế toán, lập kế hoạch bố trí các đối tượng cơ sở hạ tầng sản xuất phân tán và quản lý chúng. Ví dụ: các công ty dầu khí hoặc các công ty quản lý mạng lưới năng lượng, hệ thống trạm xăng, cửa hàng, v.v.
  • Thiết kế, khảo sát kỹ thuật, quy hoạch xây dựng, kiến ​​trúc. GIS như vậy có thể giải quyết đầy đủ các vấn đề liên quan đến phát triển lãnh thổ, tối ưu hóa cơ sở hạ tầng của khu vực đang xây dựng, số lượng thiết bị, nhân lực và tài nguyên cần thiết.
  • Bản đồ chuyên đề.
  • Quản lý vận tải đường bộ, đường hàng không và đường thủy. GIS cho phép bạn giải quyết các vấn đề về điều khiển các vật thể chuyển động, với điều kiện là đáp ứng được hệ thống quan hệ nhất định giữa chúng và các vật thể đứng yên. Bất cứ lúc nào bạn cũng có thể tìm ra vị trí của xe, tính toán tải trọng, quỹ đạo tối ưu, thời gian đến, v.v.
  • Quản lý tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường và sinh thái. GIS giúp xác định hiện trạng và trữ lượng tài nguyên được quan sát, mô hình hóa các quá trình trong môi trường tự nhiên và thực hiện giám sát môi trường của khu vực.
  • Địa chất, tài nguyên khoáng sản, công nghiệp khai khoáng. GIS thực hiện tính toán trữ lượng khoáng sản dựa trên kết quả lấy mẫu (khoan thăm dò, hố thử nghiệm) với mô hình đã biết về quá trình hình thành trầm tích.
  • Trường hợp khẩn cấp. Với sự trợ giúp của GIS, các tình huống khẩn cấp được dự báo (hỏa hoạn, lũ lụt, động đất, lũ bùn, bão), mức độ nguy hiểm tiềm tàng được tính toán và đưa ra quyết định hỗ trợ, lượng lực lượng và nguồn lực cần thiết được tính toán để loại bỏ các tình huống khẩn cấp , các tuyến đường tối ưu tới nơi xảy ra thiên tai được tính toán, đánh giá thiệt hại gây ra.
  • Chiến tranh. Giải quyết một loạt các vấn đề cụ thể liên quan đến tính toán vùng tầm nhìn, tuyến đường tối ưu trên địa hình gồ ghề, tính đến các biện pháp đối phó, v.v.
  • Nông nghiệp. Dự báo năng suất và tăng sản lượng nông sản, tối ưu hóa việc vận chuyển và bán hàng.

Nông nghiệp

Trước khi bắt đầu mỗi mùa trồng trọt, nông dân phải đưa ra 50 quyết định quan trọng: trồng cây gì, gieo hạt khi nào, có sử dụng phân bón hay không, v.v. Bất kỳ quyết định nào trong số này đều có thể ảnh hưởng đến năng suất và lợi nhuận. Trước đây, nông dân đưa ra những quyết định như vậy dựa trên kinh nghiệm, truyền thống trong quá khứ hoặc thậm chí là trò chuyện với hàng xóm và những người quen khác. Ngày nay, nông nghiệp tạo ra nhiều dữ liệu tham chiếu địa lý hơn hầu hết các ngành khác. Dữ liệu đến từ nhiều nguồn khác nhau: đo từ xa phương tiện, trạm thời tiết, cảm biến mặt đất, mẫu đất, quan sát mặt đất, vệ tinh và máy bay không người lái. Với GIS, các công ty nông nghiệp có thể thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu để tối đa hóa nguồn lực, theo dõi tình trạng cây trồng và cải thiện năng suất.

Vận tải và hậu cần

Việc di chuyển người và đồ vật thường đặt ra những thách thức to lớn về hậu cần. Hãy tưởng tượng một bệnh viện muốn cung cấp cho bệnh nhân của mình tuyến đường về nhà tốt nhất và nhanh nhất tại một thời điểm nhất định hoặc chính quyền địa phương muốn tổ chức các tuyến xe buýt và đường sắt nhẹ tối ưu hoặc một nhà sản xuất muốn cung cấp sản phẩm của mình một cách hiệu quả và tiết kiệm như có thể, hoặc một công ty dầu mỏ có kế hoạch lắp đặt đường ống. Trong mỗi trường hợp này, cần phải phân tích dữ liệu vị trí để đưa ra quyết định kinh doanh sáng suốt.

Năng lượng

Thăm dò năng lượng sử dụng ảnh vệ tinh, bản đồ địa chất bề mặt trái đất và viễn thám để xác định tính khả thi về mặt kinh tế của việc khai thác ở một khu vực cụ thể. Các công ty năng lượng sử dụng một lượng lớn dữ liệu địa lý vì các cảm biến công nghiệp hiện được lắp đặt ở mọi nơi: cảm biến laser trên máy bay, cảm biến trên mặt đất trong quá trình khoan giếng, giám sát đường ống, v.v. Lập bản đồ và phân tích không gian cung cấp kiến ​​thức cần thiết để đưa ra quyết định đồng thời đáp ứng các yêu cầu quy định .lựa chọn địa điểm và bản địa hóa các nguồn tài nguyên.

Bán lẻ

Khi người tiêu dùng ngày càng sử dụng điện thoại thông minh và thiết bị đeo, các nhà bán lẻ truyền thống có thể sử dụng công nghệ không gian địa lý để có được bức tranh đầy đủ hơn về hành vi của khách hàng trong quá khứ và hiện tại. Bởi vì dữ liệu không gian địa lý không phải về vị trí mà là dữ liệu liên quan đến vị trí, chẳng hạn như nhân khẩu học của khách hàng hoặc nơi mọi người dành nhiều thời gian nhất trong cửa hàng. Tất cả dữ liệu này có thể được sử dụng khi chọn vị trí cho cửa hàng, xác định phạm vi sản phẩm và vị trí của chúng, v.v.

Quốc phòng và tình báo

Công nghệ không gian địa lý đã làm thay đổi các hoạt động quân sự và tình báo ở mọi nơi trên thế giới nơi quân đội đóng quân. Người chỉ huy, nhà phân tích và các chuyên gia khác cần dữ liệu GIS chính xác để giải quyết vấn đề của họ. GIS giúp đánh giá tình hình (tạo ra sự trình bày trực quan đầy đủ về thông tin chiến thuật), tiến hành các hoạt động trên mặt đất (hiển thị điều kiện địa hình, độ cao, tuyến đường, lớp phủ mặt đất, vật thể và khu vực đông dân cư), trên không (truyền dữ liệu thời tiết và tầm nhìn cho phi công ; chỉ huy quân và tiếp tế, chỉ định mục tiêu) và trên biển (hiển thị dòng chảy, độ cao sóng, thủy triều và thời tiết).

Chính phủ liên bang

Thông tin không gian địa lý kịp thời và chính xác rất quan trọng đối với việc ra quyết định của các cơ quan liên bang chịu trách nhiệm về an toàn và an ninh, cơ sở hạ tầng, quản lý tài nguyên và chất lượng cuộc sống. GIS cho phép bạn tổ chức an toàn và an ninh với sự hỗ trợ vận hành, phối hợp quốc phòng, ứng phó với thiên tai, hành động của các cơ quan thực thi pháp luật, cơ quan an ninh quốc gia và các dịch vụ khẩn cấp. Về cơ sở hạ tầng, GIS giúp quản lý tài nguyên và tài sản cho đường cao tốc, bến cảng, giao thông công cộng và sân bay. Các cơ quan liên bang cũng sử dụng GIS để hiểu rõ hơn về dữ liệu hiện tại và lịch sử cần thiết để quản lý nông nghiệp, lâm nghiệp, khai thác mỏ, nước và các tài nguyên thiên nhiên khác.

Chính quyền địa phương

Chính quyền địa phương hàng ngày đưa ra những quyết định có ảnh hưởng trực tiếp đến người dân và du khách. Từ sửa chữa đường bộ và dịch vụ tiện ích đến định giá đất và phát triển đất đai, các ứng dụng bản đồ được sử dụng để phân tích và diễn giải dữ liệu GIS. Ngoài ra, dân số và cảnh quan của các thành phố, thị trấn có thể thay đổi đáng kể trong một thời gian tương đối ngắn. Để thích ứng với những thay đổi này và cung cấp cho người dân mức độ dịch vụ mà họ mong đợi, chính quyền địa phương sử dụng rộng rãi công nghệ GIS hiện đại để giám sát tình trạng giao thông và đường sá, chất lượng môi trường, sự lây lan của bệnh tật, phân phối tiện ích (ví dụ: hệ thống cấp thoát nước), quản lý công viên và đất công khác, cấp giấy phép cắm trại, săn bắn, câu cá, v.v.

Cấu trúc GIS

Thành phần của GIS.

Hệ thống GIS bao gồm 5 thành phần chính:

  • phần cứng. Đây là máy tính chạy GIS. Ngày nay, GIS hoạt động trên nhiều loại nền tảng máy tính khác nhau, từ máy chủ tập trung đến máy tính để bàn cá nhân hoặc nối mạng;
  • phần mềm. Chứa các chức năng và công cụ cần thiết để lưu trữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Các sản phẩm phần mềm này bao gồm: công cụ nhập và xử lý thông tin địa lý; hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS hoặc DBMS); các công cụ hỗ trợ truy vấn, phân tích và trực quan hóa không gian;
  • dữ liệu. Dữ liệu vị trí không gian (dữ liệu địa lý) và dữ liệu dạng bảng liên quan có thể được người dùng tự thu thập và tạo ra hoặc mua từ nhà cung cấp trên cơ sở thương mại hoặc cơ sở khác. Trong quá trình quản lý dữ liệu không gian, GIS tích hợp dữ liệu không gian với các loại và nguồn dữ liệu khác, đồng thời có thể sử dụng DBMS được nhiều tổ chức sử dụng để tổ chức và duy trì dữ liệu mà họ có theo ý muốn của họ;
  • người biểu diễn. Người dùng GIS có thể vừa là chuyên gia kỹ thuật phát triển và bảo trì hệ thống, vừa là những nhân viên bình thường mà GIS giúp giải quyết các công việc và vấn đề hiện tại hàng ngày;
  • phương pháp.

Lịch sử của GIS

Thời kỳ tiên phong (cuối thập niên 1950 - đầu thập niên 1970)

Nghiên cứu các khả năng cơ bản, các lĩnh vực kiến ​​thức và công nghệ biên giới, phát triển kinh nghiệm thực nghiệm, các dự án lớn đầu tiên và công việc lý thuyết.

  • Sự xuất hiện của máy tính điện tử (computer) vào những năm 50.
  • Sự ra đời của máy số hóa, máy vẽ, màn hình đồ họa và các thiết bị ngoại vi khác vào những năm 60.
  • Tạo ra các thuật toán và quy trình phần mềm để hiển thị thông tin bằng đồ họa trên màn hình và sử dụng máy vẽ.
  • Tạo ra các phương pháp phân tích không gian chính thức.
  • Xây dựng phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu.

Thời kỳ chủ trương của Chính phủ (đầu thập niên 1970 - đầu thập niên 1980)

Sự hỗ trợ của chính phủ dành cho GIS đã kích thích sự phát triển của công việc thử nghiệm trong lĩnh vực GIS dựa trên việc sử dụng cơ sở dữ liệu trên mạng lưới đường phố:

  • Hệ thống định vị tự động.
  • Hệ thống xử lý chất thải và rác thải đô thị.
  • Di chuyển của phương tiện trong tình huống khẩn cấp, v.v.

Thời kỳ phát triển thương mại (đầu những năm 1980 - nay)

Một thị trường rộng lớn cho nhiều loại phần mềm, sự phát triển của GIS trên máy tính để bàn, mở rộng phạm vi ứng dụng thông qua tích hợp với cơ sở dữ liệu phi không gian, sự xuất hiện của các ứng dụng mạng, sự xuất hiện của một số lượng đáng kể người dùng không chuyên nghiệp, các hệ thống hỗ trợ các tập dữ liệu riêng lẻ trên các máy tính cá nhân, mở đường cho các hệ thống hỗ trợ cơ sở dữ liệu địa lý phân tán và doanh nghiệp.

Thời kỳ sử dụng (cuối thập niên 1980 - nay)

Sự cạnh tranh ngày càng tăng giữa các nhà sản xuất thương mại dịch vụ công nghệ thông tin địa lý mang lại lợi thế cho người sử dụng GIS; tính sẵn có và “tính mở” của phần mềm cho phép sử dụng và thậm chí sửa đổi các chương trình, sự xuất hiện của các “câu lạc bộ” người dùng, hội nghị từ xa, các nhóm người dùng tách biệt về mặt địa lý nhưng có liên quan, và nhu cầu về dữ liệu địa lý ngày càng tăng, khởi đầu cho sự hình thành cơ sở hạ tầng thông tin địa lý toàn cầu.

Cấu trúc GIS

  1. Dữ liệu (dữ liệu không gian):
    • vị trí (địa lý): vị trí của một vật thể trên bề mặt trái đất.
    • không có vị trí (thuộc tính): mô tả.
  2. Phần cứng (máy tính, mạng, thiết bị lưu trữ, máy quét, bộ số hóa, v.v.).
  3. Phần mềm (phần mềm).
  4. Công nghệ (phương pháp, thủ tục, v.v.).

GIS (viết tắt của “Hệ thống thông tin địa lý”) là các hệ thống máy tính cho phép hiển thị dữ liệu trên màn hình ở dạng điện tử. Hình ảnh thu được qua GIS thuộc thế hệ bản đồ mới.

Địa lý trên màn hình

Ngoài bản đồ địa lý, những bản đồ như vậy có thể được cung cấp dữ liệu khác từ lĩnh vực thống kê, nhân khẩu học, v.v. Chúng cho phép các loại hoạt động phân tích khác nhau mà phương tiện giấy cũ không có.

Hỗ trợ kỹ thuật cho bản đồ điện tử tồn tại dưới dạng một số lượng lớn các công cụ phân tích, chỉnh sửa và cơ sở dữ liệu mở rộng. Khi tạo và sử dụng chúng, có rất nhiều công cụ hiện đại - từ máy quét đến vệ tinh không gian chụp ảnh bề mặt trái đất.

Thông tin thu được với sự trợ giúp của công nghệ mới không chỉ được các nhà địa lý sử dụng mà còn được sử dụng trong kinh doanh, xây dựng, tiếp thị và hành chính công. Ngay cả những bà nội trợ cũng biết hệ thống thông tin địa lý là gì. Và họ sử dụng thẻ điện tử khá thành công!

GIS - định nghĩa và các khái niệm cơ bản

Chính xác thì thuật ngữ này có nghĩa là gì? Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là tên của các hệ thống có mục đích thu thập, lưu trữ và phân tích dữ liệu không gian, cũng như trực quan hóa đồ họa của chúng. GIS thuộc thế hệ công nghệ máy tính mới. Khoa học nghiên cứu các khía cạnh ứng dụng và kỹ thuật khi làm việc với GIS là địa tin học.

GIS là sự kết hợp thành công giữa khả năng làm việc với cơ sở dữ liệu (truy vấn, phân tích) và đặc tính trực quan hóa không gian của bản đồ. Dữ liệu được lưu trữ trong hệ thống như vậy theo các lớp chuyên đề gắn liền với vị trí địa lý. GIS hoạt động với cả dữ liệu raster và vector, vì vậy mọi vấn đề liên quan đến thông tin không gian đều có thể được giải quyết một cách hiệu quả với sự trợ giúp của chúng.

Điều gì khiến họ khác biệt

Các tính năng đặc trưng của hệ thống thông tin địa lý bao gồm phân tích nâng cao, hoạt động với lượng thông tin khổng lồ và tính sẵn có của các công cụ đặc biệt để xử lý dữ liệu không gian.

Ưu điểm chính của chúng là thân thiện với người dùng (dữ liệu ở kích thước ba chiều là dễ nhận biết nhất), khả năng tích hợp thông tin được tích lũy từ nhiều nguồn khác nhau và tạo ra một mảng duy nhất để sử dụng chung.

Sau đó - tự động phân tích dữ liệu không gian địa lý và báo cáo, sử dụng giải mã ảnh chụp từ trên không và không gian, các sơ đồ và sơ đồ địa hình đã tạo trước đó, giúp tăng hiệu quả ứng dụng lên gấp nhiều lần. Tiết kiệm đáng kể nguồn lực thời gian và khả năng tạo mô hình ba chiều của các đối tượng địa lý.

Nhiệm vụ chính

Các chức năng của GIS là một chuỗi các hoạt động trên:

  • nhập liệu (bản đồ số được tạo tự động),
  • quản lý dữ liệu (tất cả chúng đều được lưu trữ với khả năng xử lý và sử dụng tiếp theo),
  • truy vấn và phân tích của họ bằng cách so sánh nhiều tham số,
  • trực quan hóa dữ liệu đã nhận và xử lý dưới dạng bản đồ tương tác.

Báo cáo về từng đối tượng có thể ở dạng đồ thị, sơ đồ hoặc hình ảnh ba chiều.

Khả năng của GIS

Với sự trợ giúp của hệ thống GIS, có thể xác định được sự hiện diện, số lượng và vị trí tương đối của tất cả các đối tượng hiện có trong một lãnh thổ nhất định. Ngoài ra, nó còn được sử dụng, chẳng hạn, để phân tích dữ liệu không gian địa lý mô tả mật độ dân số, v.v. và xác định các thay đổi khác nhau theo thời gian.

Với sự trợ giúp của hệ thống GIS, có thể mô phỏng tình huống dự kiến, chẳng hạn như việc bổ sung một đối tượng mới - đường, khu dân cư, v.v.

GIS - phân loại

Có một số cách phân loại của các hệ thống này. Nếu chúng ta chia chúng theo nguyên tắc bao phủ lãnh thổ, thì mỗi GIS có thể được phân loại thành các hệ thống toàn cầu, tiểu lục địa, quốc gia, khu vực, tiểu vùng cũng như địa phương hoặc địa phương.

Dựa trên cấp độ quản lý, các hệ thống này bao gồm liên bang, khu vực, thành phố và doanh nghiệp.

Chúng cũng được phân biệt bởi chức năng. GIS (viết tắt rõ ràng đối với nhiều người dùng) có thể có đầy đủ chức năng hoặc chuyên biệt, được thiết kế để giải quyết các nhiệm vụ cụ thể - ví dụ: xem dữ liệu, nhập và xử lý dữ liệu.

Tùy thuộc vào lĩnh vực chủ đề, GIS có thể được phân loại thành bản đồ, địa chất, môi trường và thành phố hoặc đô thị.

Hệ thống thông tin địa lý tích hợp là hệ thống trong đó, ngoài chức năng tiêu chuẩn, còn có thể xử lý hình ảnh bằng kỹ thuật số. GIS quy mô đầy đủ tái tạo dữ liệu ở bất kỳ quy mô nào bạn chọn. Hệ thống không gian thời gian có thể hoạt động với thông tin trong quá khứ hoặc tương lai.

GIS được sử dụng ở đâu?

GIS là một công cụ phổ quát có nhiều ứng dụng. Chính xác thì cái nào?

  • Lĩnh vực sử dụng điển hình của họ là quản lý đất đai, lập địa chính, tính toán diện tích và xác định ranh giới các thửa đất. Chính để giải quyết những vấn đề như vậy mà những hệ thống đầu tiên như vậy đã được tạo ra.
  • Một lĩnh vực khác là quản lý cơ sở hạ tầng sản xuất, kế toán, lập kế hoạch và kiểm kê. Tạo và bố trí mạng lưới các đối tượng cho một mục đích cụ thể - cửa hàng, trạm xăng, v.v.
  • Khảo sát kỹ thuật và quy hoạch trong lĩnh vực kiến ​​trúc và xây dựng, giải quyết các vấn đề phát triển lãnh thổ và tối ưu hóa cơ sở hạ tầng.
  • Xây dựng bản đồ chuyên đề.
  • Quản lý tất cả các loại hình vận tải - từ đất liền đến đường thủy và đường hàng không.

Các khu vực khác

Hoạt động bảo tồn thiên nhiên, hoạt động môi trường, quy hoạch và quản lý tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi trường, mô hình hóa các quá trình môi trường.

Lĩnh vực địa chất và khai khoáng. Với sự trợ giúp của GIS, người ta có thể tính toán trữ lượng khoáng sản dựa trên các mẫu khoan thăm dò và mô hình hóa cấu trúc của mỏ.

Phát triển hơn nữa

Từ những năm 70 nhờ sự hỗ trợ của chính phủ, các dự án thử nghiệm đã xuất hiện về việc sử dụng GIS trong hệ thống định vị và loại bỏ chất thải, giao thông vận tải, v.v.

Từ những năm 80 một thời kỳ phát triển trên cơ sở thương mại đã bắt đầu. Thị trường tràn ngập rất nhiều phần mềm, đủ loại ứng dụng xuất hiện, số lượng người dùng tìm hiểu các công nghệ GIS vượt xa số lượng chuyên gia.

Trong giai đoạn hiện tại, có thể gọi là thời kỳ người dùng, nhờ sự cạnh tranh cao giữa các nhà sản xuất, người ta có thể tạo ra các nhóm người tiêu dùng theo chủ đề, tổ chức hội nghị từ xa và hình thành một cấu trúc địa lý toàn cầu thống nhất.

Về triển vọng của GIS

Một giai đoạn phát triển mới trong sự phát triển của GIS có thể được coi là sự xuất hiện của thiết kế địa lý, hiện đang được yêu cầu ở mọi nơi - từ lĩnh vực sử dụng đất và bảo tồn thiên nhiên đến quy hoạch các dự án cơ sở hạ tầng và xây dựng mới, cũng như khi bảo trì mạng lưới tiện ích, v.v. .

Tương lai thuộc về các công nghệ GIS chứa đựng sự khởi đầu của trí tuệ nhân tạo. GIS hiện đại là sự phát triển máy tính mới nhất dựa trên việc sử dụng không gian và chụp ảnh trên không, phục vụ thực hiện các chương trình của chính phủ toàn cầu.

Ngày nay, các hệ thống GIS đang phát triển với tốc độ chưa từng có và là một trong những giải pháp thương mại thú vị nhất. Ở Nga ngày nay, khoảng 200 tổ chức khác nhau đang tham gia vào việc phát triển và triển khai chúng, điều này cho phép chúng ta nói về sự cạnh tranh với các nhà sản xuất phương Tây. Không còn là bí mật đối với bất kỳ ai rằng các công nghệ mới có triển vọng to lớn dựa trên sự phát triển hơn nữa của các công cụ xử lý thông tin máy tính.