Лекция 2 Классификация, функции и структура ГИС

1. Способы классификации ГИС

Геоинформационные системы могут быть классифициро­ваны по следующим признакам:

- назначению (в зависимости от целевого использования и характера решаемых задач, например: мониторинговые, инвен­таризационные, исследовательские, учебные ГИС и др.);

- проблемно-тематической ориентации (в зависимости от области применения, например: экологические, природопользовательские, социально-экономические, земельно-кадастровые, геологические, чрезвычайных ситуаций, навигационные и др.);

- территориальному охвату (в зависимости от масштаба базы данных, например: глобальные, общенациональные, регио­нальные, локальные, муниципальные);

- способу организации географических данных (в зависи­мости от форматов ввода, хранения, обработки и представления картографической информации).

2. Базовые компоненты ГИС

Геоинформационные системы включают в себя пять клю­чевых составляющих: аппаратные средства, программное обес­печение, данные, исполнители и пользователи.

Аппаратные средства. Аппаратные средства представляют собой: компьютеры (рабочие станции, ноутбуки, карманные ПК); средства хранения данных (винчестеры, компакт-диски, дискеты, флэш-память); устройства ввода информации (дигитай­зеры, сканеры, цифровые камеры и фотоаппараты, клавиатуры, компьютерные мыши); устройства вывода информации (принте­ры, плоттеры, проекторы, дисплеи).

Программное обеспечение ГИС содержит функции и инст­рументы, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической информации. Они очень сильно различаются в цене и функциональности. Выбор программного обеспечения за­висит от решаемых пользователем задач.

Данные - это данные о пространственном положении и о состоянии объектов. Они собираются и подготавливаются самим пользователем, либо приобретаются у поставщиков.

Исполнители - это люди, которые работают с программ­ными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач.

Пользователи ГИС - это технические специалисты, разра­батывающие и поддерживающие систему, и обычные сотрудни­ки (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать те­кущие каждодневные дела и проблемы.

3. Функции ГИС

1 Сбор геоданных (или просто данных): приобретение го­товых электронных карт; конвертация из других форматов; не­посредственная оцифровка с твердой основы; сканирование с твердой основы с последующей векторизацией; векторизация авиационных и космических снимков; непосредственный ввод координат географического объекта.

2 Хранение данных. Существует две основных модели хранения геоданных: векторная, которая хранит географические объекты на карте в виде точек, линий и полигонов и растровая, сохраняющая географический объект в виде множества ячеек, которые покрывают всю область его расположения.

3. Запросы. Существует два основных запроса: идентифи­кация отдельных объектов (определение точного местоположе­ния существующего объекта): где находится и какие атрибуты ему присвоены; идентификация объектов по условию (определе­ние местоположения объекта, который удовлетворяет опреде­лённому условию).

4. Анализ данных. Основные виды анализа геоданных: бу­феризация (какие участки расположены на таком-то расстояние от такого-то объекта и другие запросы такого типа); наложение (объединяются объекты двух слоев для создания нового слоя, содержащего атрибуты обоих слоев, например, наложение поч­вы и растительности); сеть (рассматривается, как соединены ли­нейные объекты и каким образом можно по ним передвигаться);

5. Отображение (осуществляется в виде карт графиков и диаграмм);

6. Вывод информации.

4.Структура ГИС

Структура ГИС, как правило, включает четыре обязатель­ные подсистемы:

1) Ввода данных, обеспечивающую ввод и/или обработку пространственных данных, полученных с карт, материалов дис­танционного зондирования и т.д.;

2) Хранения и поиска, позволяющие оперативно получать данные для соответствующего анализа, актуализировать и кор­ректировать их;

3) Обработки и анализа, которая дает возможность оцени­вать параметры, решать расчетно-аналитические задачи;

4) Представления (выдачи) данных в различном виде (карты, таблицы, изображения, блок-диаграммы, цифровые модели местности и т.д.).

Подсистема ввода информации - это программный или аппаратно-программный блок, отвечающий за получения дан­ных. Например, дигитайзеры, на котором осуществляется оциф­ровка карт, сканер, считывающий изображение в виде растра, электронные геодезические приборы.

Информация может быть введена с клавиатуры, получена по сети. Ее источником может быть аэрофото- и космические снимки, вводимые и обрабатываемые на рабочих станциях приема спутниковых данных.

Подсистема хранения информации представлена базой данных (БД), куда поступает вся оцифрованная информация. Это упорядоченный массив цифровой информации по какой-либо теме (например, базы данных по рельефу, по растительности).

Рисунок 2 Обязательные компоненты ГИС

Подсистема обработки информации состоит из самого компьютера, системы управления и программного обеспечения. Разнообразные специализированные программы позволяют строить карты, совмещать их друг с другом, визуализировать и выводить на печать. Программные комплексы способны прово­дить анализ территории, дешифрировать снимки, классифициро­вать картографируемые объекты, моделировать процессы, оце­нивать альтернативные варианты и выбирать оптимальный путь решения. Большая часть подсистем обработки информации ра­ботает в диалоговом (интерактивном режиме), в ходе которого идет непосредственный двусторонний обмен информацией меж­ду картографом и компьютером.

Подсистема вывода (выдачи) информации - комплекс уст­ройств для визуализации обработанной информации в картогра­фической форме. Это экраны (дисплеи), печатающие устройст­ва (принтеры) различной конструкции, чертежные автоматы (плоттеры) и др. С их помощью быстро выводят результаты картографирования и варианты решений в той форме, которая удобна пользователю. Это могут быть не только карты, но и тек­сты, графики, трехмерные модели, таблицы, однако если речь идет о пространственной информации, то чаще всего она дается в картографической форме.

В состав картографических ГИС производственного назна­чения включают еще и подсистему издания карт. Если тираж карт небольшой, что обычно при выполнении научных исследо­ваний, то используют настольные картографические издатель­ские системы.

ГИС, ориентированные на работу с аэрокосмической ин­формацией, включают специализированную подсистему обра­ботки изображений. В этом случае программное обеспечение позволяет выполнять различные операции со снимками: прово­дить их коррекцию, преобразование, улучшение, автоматическое распознавание и дешифрирование.

Особую подсистему в высокоразвитых ГИС может состав­лять база знаний, т.е. совокупность формализованных знаний, логических правил и программных средств для решения задач определенного типа (например, для проведения границ или рай­онирования территории). Базы знаний помогают ставить диагноз состояния геосистем, предлагать варианты решения проблемных ситуаций, давать прогноз развития.