Геоинформационные системы

Геоинформационные системы (ГИС) являются классом информационных систем, име-

ющим свои особенности. Они построены с учетом закономерностей геоинформатики и методов, применяемых в этой науке.

Географическая информационная система (ГИС) – информационная система, обеспеч-ивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространствен-но-координированных данных (пространственных данных). ГИС содержит данные о прос-транственных объектах в форме их цифровых представлений (векторных, растровых, квадро-томических и иных), включает соответствующие задачам набор функциональных возмож-ностей ГИС, в которых реализуются операции геоинформационных технологий, поддер-живается программным, аппаратным, информационным, нормативно-правовым, кадровым и организационным обеспечением.

ГИС, как интегрированные информационные системы, предназначены для решения различных задач науки и производства на основе использования пространственно-локализов-анных данных об объектах и явлениях природы и общества. Неразрывно с ГИС связаны гео-информационные технологии.

Геоинформационные технологии можно определить как совокупность программно-технологических средств получения новых видов информации об окружающем мире.

Инвентаризация и паспортизация недвижимости предназначены для повышения эффективности: процесс управления, хранения и предоставления информации, обработки и поддержки принятиярешений.

ГИС имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при изучении этих сис-тем. Одна из особенностей ГИС состоит в том, что они являются элементами информа-тизации общества. Это заключается во внедрении ГИС и геоинформационных технологий в науку, производство, образование и применение в практической деятельности получаемой информации об окружающей реальности.

Другой особенностью ГИС является то, что, как информационные системы, они явля-ются результатом эволюции этих систем и поэтому включают в себя основы построения и функционирования информационных систем.

Как система ГИС включает множество взаимосвязанных элементов, каждый из кото-рых связан прямо или косвенно с каждым другим элементом, а два любых подмножества этого множества не могут быть независимыми, не нарушая целостность, единство системы.

Еще одной особенностью ГИС является то, что она является интегрированной инфор-мационной системой. Интегрированные системы построены на принципах интеграции технологий различных систем. Они зачастую применяются настолько в разных областях, что их название часто не определяет все их возможности и функции. По этой причине не следует связывать ГИС с решением задач только геодезии или географии. «Гео» в названии геоин-формационных систем и технологий определяет объект исследований, а не предметную область использования этих систем.

Интегрированные ГИС совмещают функциональные возможности ГИС и систем цифр-овой обработки изображений (данных дистанционного зондирования) в единой интегральной среде.

ГИС включает в себя возможности систем управления базами данных (СУБД), инстру-ментов растровой и векторной графики и аналитических средств и применяются в геологии, метрологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, эконо-мике, обороне.

По территориальному охвату различают:

• глобальные ГИС (global GIS);

• субконтинентальные ГИС;

• национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных;

• региональные ГИС (regional GIS);

• субрегиональные ГИС;

• локальные или местные ГИС (local GIS).

По т ематической ориентации различают общегеографическиеи отраслевые, в том

числе водных ресурсов, использования земель, лесопользования, рекреации т. д.

По целям различают:

• многоцелевые;

• специализированные, в том числе информационно-справочные;

• инвентаризационные;

• для нужд планирования, управления.

ГИС различаются в зависимости от области применения. Например, существуют городские ГИС и муниципальные ГИС (МГИС или urban GIS), природоохранные (environ-mental GIS), экономические, статистические ГИС и т. п. Среди них особое значение, как особо широко распространенные, получили земельные информационные системы.

Назначение ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), такими как инвентаризация ресурсов, управление и планирование, поддержка принятия решений.

Реализация геоинформационных проектов, создание ГИС в широком смысле слова вкл-ючает в себя следующие этапы:

• предпроектные исследования, в том числе изучение требований пользователя и функ-циональные возможности используемых программных средств ГИС;

• технико-экономическое обоснование;

• оценка соотношения «затраты/прибыль»;

• системное проектирование ГИС, включая стадию пилот-проекта, разработку ГИС;

• ее тестирование на небольшом территориальном фрагменте или тестовом участке или создание опытного образца;

• внедрение ГИС;

• эксплуатацию и использование.

Основными внутренними данными ГИС являются базовые циф-

ровые карты и цифровые модели, теоретической основой которых яв-

ляются положения и методы создания и использования их геодезичес-

кой и математической основы, все элементы которых построены в единой геодез-ической системе координат, проекции, размерности и системе мер.

При создании и использовании карт, являющихся базой построения данных ГИС, рассматривают и используют геодезическую систему координат и плоские прямоугольные координаты картографических проекций исходных материалов, геодезические координаты и проекции создаваемых базовых карт, на основе которых осуществляется построение цифро-вых м оделей в Г ИС и п рактически р еализуются в се и х з адачи.

Рассматривается и используется также плоская локальная система координат, связанная с системой координат проекций создаваемых карт и моделей ГИС, для построения единой системы, а также для ослаблеискажений в ГИС из-за различных факторов (нечеткой настройки элементов компьютерной техники, несовмещения красок, деформации бумаги и т. п.).

Эффективное использование ГИС для решения разнообразных пространственно-локализованных задач требует от пользователя достаточного объема знаний о геодезических системах координат, картографических проекциях и других элементах математической осно-вы карт ГИС, знаний о методах получения по карте различной информации, математических

и других методов использования этой информации для решения пространственно-локали-зованных задач ГИС.

Научные, технические, технологические и прикладные аспекты проектирования, соз-дания и использования ГИС изучаются геоинформатикой.

По широте и разнообразию входных данных геоинформатика не имеет себе равных. Данные, собираемые в геоинформатике, выделяют в особый класс данных, называемых гео-данными.

Геоданные – данные о предметах, формах территории и инфраструктурах на поверх-ности Земли, причем как существенный элемент в них должны присутствовать пространс-твенные отношения.

Геоданные описывают объекты через их положение в пространстве непосредственно (например, координатами) или косвенно (например, связями).

В целом следует выделить следующие технологии сбора данных в геоинформатике:

• воздушная съемка, которая включает аэросъемку, съемку с мининосителей;

• глобальная система позиционирования (GPS);

• космическая съемка, которая является одним из важнейших источников данных для ГИС при проведении природоресурсных исследований, экологического мониторинга, оценки сельскохозяйственных и лесных угодий и т. д.;

• карты или картографическая информация, которая является основой построения

цифровых моделей ГИС;

• данные, поступающие через всемирную сеть Internet;

• наземная фотограмметрическая съемка служит источником информации для ГИС при анализе городских ситуаций, экологического мониторинга за деформацией и осадками;

• цифровая фотограмметрическая съемка основана на использовании цифровых фотограмметрических камер, которые позволяют выводить информацию в цифровом виде непосредственно на компьютер;

• видеосъемка, как источник данных для ГИС, используется в основном для целей мониторинга;

• документы, включая архивные таблицы и каталоги координат, служат основным источником данных для ввода в ГИС так называемой предметной или тематической информации, к которой относятся экономические, статистические, социологические и другие виды данных;

• геодезические методы используются для уточнения координатных данных. Геодезич-еские методы сбора данных в ГИС включают неавтоматизированные и автоматизированные;

• источником данных для ГИС являются также результаты обработки в других ГИС;

• фотографии, рисунки, чертежи, схемы, видеоизображения и звуки;

• статистические таблицы и текстовые описания, технические данные;

• почтовые адреса, телефонные книги и справочники;

• геодезические, экологические и любые другие сведения.

ГИС-технология позволяет собрать эти разрозненные данные и в едином виде хранить, обновлять, анализировать, проводить любые операции, следить за всеми изменениями, полу-чать самые разные карты, планы, таблицы. Важно, что результатом может быть не только серия карт в любом выбранном масштабе и с исходной информацией или ее суммой, но и аналитические карты, видеоизображения, массивы данных. Таким образом, многоуровневая ГИС дает следующие преимущества для ее пользователей:

• связывание и согласование всей информации в единую базу данных для принятия уп-равленческих решений информационного обеспечения на различных уровнях планирования;

• использование ГИС для получения, анализа и принятия решения пользователем по информации различной степени деятельности.

Геоинформационные системы (ГИС) широко используются в самых разных отраслях науки, управления и хозяйства. Эффективность использования геоинформационных техно-логий достигается картографической формой представления информации и оперативными возможностями ее анализа. Разноплановая информация представляется в виде отдельных слоев, а их совместный анализ в разных комбинациях позволяет получать дополнительную информацию в виде производных слоев с их картографическим отображением (в виде изолинейных карт, совмещенных карт различных показателей и т. д.).

На рынке программных продуктов предлагаются различные ГИС,отличающиеся по функциональным возможностям, требованиям к аппаратным ресурсам и другим характерис-тикам.