Області застосування геоінформаційних технологій.

Зміст

Як працює ГІС?

Складові частини ГІС.

Області застосування геоінформаційних технологій.

Як працює ГІС?

Геоінформаційні системи (ГІС) - це інформаційні системи, призначені для збирання, зберігання, аналізу та візуалізації (видачі) просторових данних. Наука та виробнича діяльність, пов'язані з науковим обгрунтуванням, проектуванням, створенням, експлуатацією та використанням інформаційних систем, називають геоінформатикою.

ГІС зберігає інформацію про реальний світ у вигляді набору тематичних шарів, які об'єднані на основі географічного положення. Цей простий, але дуже гнучкий підхід довів свою цінність при вирішенні різноманітних реальних завдань: для відстеження пересування транспортних засобів і матеріалів, детального відображення реальної обстановки і планованих заходів, моделювання глобальної циркуляції атмосфери. 12205250

Будь географічна інформація містить відомості про просторове положення, будь то прив'язка до географічних або іншим координатам, або посилання на адресу, поштовий індекс, виборчий округ або округ перепису населення, ідентифікатор земельної або лісової ділянки, назва дороги і т.п. При використанні подібних посилань для автоматичного визначення місця розташування або місць розташування об'єкта (об'єктів) застосовується процедура, звана геокодування. З її допомогою можна швидко визначити і подивитися на карті де знаходиться цікавить вас об'єкт або явище, такі як будинок, в якому проживає ваш знайомий або знаходиться потрібна вам організація, де стався землетрус або повінь, за яким маршрутом простіше і швидше дістатися до потрібного вам пункту або будинку.

Векторна і растрова моделі. ГІС може працювати з двома істотно відмінними типами даних - векторними і растровими. У векторній моделі інформація про точках, лініях і полігонах кодується і зберігається у вигляді набору координат X, Y. Місце розташування точки (точкового об'єкта), наприклад бурової свердловини, описується парою координат (X, Y). Лінійні об'єкти, такі як дороги, річки або трубопроводи, зберігаються як набори координат X, Y. Полігональні об'єкти, типу річкових водозборів, земельних ділянок або областей обслуговування, зберігаються у вигляді замкнутого набору координат. Векторна модель особливо зручна для опису дискретних об'єктів і менше підходить для опису безупинно мінливих властивостей, таких як типи грунтів або доступність об'єктів. Растрова модель оптимальна для роботи з безперервними властивостями. Растрове зображення являє собою набір значень для окремих елементарних складових (осередків), воно подібно відсканованої карті або картинці. Обидві моделі мають свої переваги і недоліки. Сучасні ГІС можуть працювати як з векторними, так і з растровими моделями.

Завдання, які вирішує ГІС. ГІС загального призначення, в числі іншого, зазвичай виконує п'ять процедур (задач) з даними: введення, маніпулювання, управління, запит і аналіз, візуалізацію.

Введення. Для використання в ГІС дані повинні бути перетворені у відповідний цифровий формат. Процес перетворення даних з паперових карт в комп'ютерні файли називається оцифруванням. В сучасних ГІС цей процес може бути автоматизований із застосуванням сканера технології, що особливо важливо при виконанні великих проектів, або, при невеликому обсязі робіт, дані можна вводити за допомогою дігітайзера. Багато дані вже переведені у формати, безпосередньо сприймаються ГІС-пакетами.

Маніпулювання. Часто для виконання конкретного проекту наявні дані потрібно додатково видозмінити відповідно до вимог вашої системи. Наприклад, географічна інформація може бути в різних масштабах (осьові лінії вулиць маються в масштабі 1: 100 000, межі округів перепису населення - в масштабі 1: 50000, а житлові об'єкти - в масштабі 1: 10000). Для спільної обробки і візуалізації всі дані зручніше представити в єдиному масштабі. ГІС-технологія надає різні способи маніпулювання просторовими даними і виділення даних, потрібних для конкретного завдання.

Управління. У невеликих проектах географічна інформація може зберігатися у вигляді звичайних файлів. Але при збільшенні обсягу інформації і зростанні числа користувачів для зберігання, структурування та управління даними ефективніше застосовувати системи управління базами даних (СКБД), то спеціальними комп'ютерними засобами для роботи з інтегрованими наборами даних (базами даних). У ГІС найбільш зручно використовувати реляційну структуру, при якій дані зберігаються в табличній формі. При цьому для зв'язування таблиць застосовуються загальні поля. Цей простий підхід досить гнучкий і широко використовується в багатьох, як ГІС, так і не ГІС додатках.

Запит і аналіз. При наявності ГІС і географічної інформації Ви зможете отримувати відповіді прості запитання (Хто власник даної земельної ділянки? На якій відстані один від одного розташовані ці об'єкти? Де розташована дана промзона?) І більш складні, потребують додаткового аналізу, запити (Де є місця для будівництва нового будинку? Який основний тип грунтів під ялиновими лісами? Як вплине на рух транспорту будівництво нової дороги?). Запити можна задавати як простим клацанням мишею на певному об'єкті, так і з допомогою розвинених аналітичних засобів. За допомогою ГІС можна виявляти і задавати шаблони для пошуку, програвати сценарії за типом "що буде, якщо...".

Сучасні ГІС мають безліч потужних інструментів для аналізу, серед них найбільш значущі два: аналіз близькості і аналіз накладення. Для проведення аналізу близькості об'єктів відносно один одного в ГІС застосовується процес, званий буферизацией. Він допомагає відповісти на питання типу: Скільки будинків знаходиться в межах 100 м від цієї водойми? Скільки покупців живе не далі 1 км від даного магазину? Яка частка видобутої нафти зі свердловин, що знаходяться в межах 10 км від будівлі керівництва даного НГВУ? Процес накладення включає інтеграцію даних, розташованих у різних тематичних шарах. У найпростішому випадку це операція відображення, але при ряді аналітичних операцій дані з різних верств об'єднуються фізично. Накладення, або просторове об'єднання, дозволяє, наприклад, інтегрувати дані про грунти, ухилі, рослинності і землеволодінні зі ставками земельного податку.

Візуалізація. Для багатьох типів просторових операцій кінцевим результатом є представлення даних у вигляді карти або графіка. Карта - це дуже ефективний і інформативний спосіб зберігання, подання та передачі географічної (що має просторову прив'язку) інформації. Раніше карти створювалися на сторіччя. ГІС надає нові дивовижні інструменти, що розширюють і розвиваючі мистецтво і наукові основи картографії. З її допомогою візуалізація самих карт може бути легко доповнена звітними документами, тривимірними зображеннями, графіками і таблицями, фотографіями та іншими засобами, наприклад, мультимедійними.

Пов'язані технології. ГІС тісно пов'язана низкою інших типів інформаційних систем. Її основна відмінність полягає в здатності маніпулювати і проводити аналіз просторових даних. Хоча і не існує єдиної загальноприйнятої класифікації інформаційних систем, наведене нижче опис має допомогти дистанціюватися ГІС від настільних картографічних систем (desktop mapping), систем САПР (CAD), дистанційного зондування (remote sensing), систем управління базами даних (СУБД або DBMS) і технології глобального позиціонування (GPS)

Системи настільного картографування використовують картографічне представлення для організації взаємодії користувача з даними. У таких системах все засновано на картах, карта є базою даних. Більшість систем настільного картографування має обмежені можливості управління даними, просторового аналізу і настройки. Відповідні пакети працюють на настільних комп'ютерах - PC, Macintosh і молодших моделях UNIX робочих станцій.

Системи САПР здатні креслення проектів і плани будівель та інфраструктури. Для об'єднання в єдину структуру вони використовують набір компонентів з фіксованими параметрами. Вони грунтуються на невеликому числі правил об'єднання компонентів і мають дуже обмежені аналітичні функції. Деякі системи САПР розширені до підтримки картографічного представлення даних, але, як правило, наявні в них утиліти не дозволяють ефективно управляти і аналізувати великі бази просторових даних.

Дистанційне зондування і GPS. Методи дистанційного зондування - це мистецтво і науковий напрям для проведення вимірювань земної поверхні з використанням сенсорів, таких як різні камери на борту літальних апаратів, приймачі системи глобального позиціонування або інших пристроїв. Ці датчики збирають дані у вигляді зображень і забезпечують спеціалізовані можливості обробки, аналізу та візуалізації отриманих зображень. Зважаючи на відсутність достатньо потужних засобів управління даними та їх аналізу, відповідні системи навряд чи можна віднести до справжніх ГІС.

Системи управління базами даних призначені для зберігання і управління всіма типами даних, включаючи географічні (просторові) дані. СУБД оптимізовані для подібних завдань, тому в багато ГІС вбудована підтримка СУБД. Ці системи не мають подібних з ГІС інструментів для аналізу і візуалізації.

Працююча ГІС включає в себе п'ять ключових складових: апаратні засоби, програмне забезпечення, дані, виконавці та методи.

Апаратні засоби. Це комп'ютер, на якому запущена ГІС. В даний час ГІС працюють на різних типах комп'ютерних платформ, від централізованих серверів до окремих або зв'язаних мережею настільних комп'ютерів.

Програмне забезпечення ГІС містить функції та інструменти, необхідні для зберігання, аналізу та візуалізації географічної (просторової) інформації. Ключовими компонентами програмних продуктів є: інструменти для введення та оперування географічною інформацією; система управління базою даних (СКБД або СУБД); інструменти підтримки просторових запитів, аналізу та візуалізації (відображення); графічний користувальницький інтерфейс (GUI або ГІП) для легкого доступу до інструментів.

Дані. Це ймовірно найбільш важливий компонент ГІС. Дані про просторове положення (географічні дані) і пов'язані з ними табличні дані можуть збиратися і готуватися самим користувачем, або придбаватися у постачальників на комерційній або іншій основі. У процесі управління просторовими даними ГІС інтегрує просторові дані з іншими типами і джерелами даних, а також може використовувати СУБД, застосовувані багатьма організаціями для упорядкування та підтримки наявних в їх розпорядженні даних.

Виконавці. Широке застосування технології ГІС неможливо без людей, які працюють з програмними продуктами і розробляють плани їх використання при вирішенні реальних завдань. Користувачами ГІС можуть бути як технічні фахівці, які розробляють і підтримують систему, так і звичайні співробітники (кінцеві користувачі), яким ГІС допомагає вирішувати поточні щоденні справи і проблеми.

Методи. Успішність та ефективність (у тому числі економічна) застосування ГІС в чому залежить від правильно складеного плану і правил роботи, які складаються відповідно до специфіки завдань і роботи кожної організації.

Складові частини ГІС.

Структура ГІС - це її складові частини і взаємозв'язок між ними.

Який же склад ГІС?

- дані (просторові дані): географічні (місце розташування об'єкту на земній поверхні, фотознімки з космосу, аерознімки), табличні або описові дані, пов'язані з географічними;

- апаратне забезпечення (комп'ютер, комп'ютерні і телекомунікаційні мережі, зовнішні накопичувачі пам'яті, сканери і т. д.)

- програмне забезпечення для зберігання, введення, аналізу і візуалізації географічної інформації

- технології (методи, порядок дій)

- фахівці, які працюють з програмними продуктами і розробляють плани їх використання при рішенні реальних завдань.

Користувачами ГІС можуть бути як технічні фахівці, які розробляють і підтримують систему, так і звичайні співробітники (кінцеві користувачі), яким ГІС допомагає вирішувати щоденні справи.

 

Області застосування геоінформаційних технологій.

В наш час ГІС знаходять застосування в самих різних сферах діяльності, де потрібно зберігати та обробляти інформацію, що характеризується просторовою складовою.

 

Найбільш поширені сьогодні ГІС в сферах:

Геодезіяї та картографія: ГІС використовуються для обробки матеріалів польового знімання, зберігання та оновлення картографічних матеріалів, підготовки до друку та видання карт;

навігаційні ситеми та системи моніторингу транспорту: можливості ГІС по відображенню значних обсягів різнотипних картографічних даних дозволяють в реальному часі відстежувати місцезнаходження та рух транспортних засобів;

Муніципальні системи: на ГІС покладаються завдання зберігання різноманітної просторової інформації та пов'язаних з об'єктами документів (плани території, земельно-кадастрова інформація, інформація по об'єктах нерухомості, комунікації, та пов'язані з об'єктами креслення, дозволи, рішення та інші документи);

Моніторинг навколишнього природного середовища: саме спеціалісти цієї сфери першими розпочали роботи по створенню ГІС для зберігання значних масивів просторової інформації та її аналізу - тому в цій сфері ГІС відіграють дуже важливу роль;

військова справа: діяльність військових формувань завжди вимагали максимально точних та детальних відомостей про місцевість, на якій плануються або проводяться військові та спеціальні операції, тому геодезія та картографія завжди були на службі військовій справі - сьогодні, як для підготовки військово-топографічних карт, так і беспосередньо для прийняття рішень використовують ГІС.

Оформлення схеми дороги в ГІС.

Останнім часом геоінформаційні системи вдало впроваджуються також в сферах:

Сільського господарства: сільськогосподарське виробництво - одна з галузей, де просторова інформація (місцерозташування ділянок, що оброблюються, їх площі, характерні умови місцевості, розташування доріг) має ключове значення, і тільки фінансові можливості підприємств цієї галузі стримують впровадження сучасних ГІС в процес управління;

на підприємствах зв'язку та енергетики: для підприємств цієї галузі характерна наявність об'єктів управління, розсереджених на значних територіях і тому саме ці галузі вимагають систем, здатних оперувати просторовою їнформацією;

Управління бізнесом: в останні роки бізнес стає все більш розгалудженим (філіали підприємств в різних містах та країнах, мережі магазинів та складів), що означає необхідність оперувати даними про певні іноді досить великі території, вирішувати складні транспортні задачі, аналізувати та порівнювати дані про власну діяльність та діяльність конкурентів в різних регіонах;

В інформаційно-довідкових системах: глобалізований світ вимагає від людей мати уявлення не тільки про своє місто чи регіон, але і про інші, здійснювати робочі поїздки в різні регіони, звідси виникає потреба в інформації не тільки про факт існування певних об'єктів, але і про їх точне місцерозташування, взаємне положення, шляхи, по яким до них можна дістатися.

За своїм призначенням ГІС поділяються на універсальні та спеціалізовані.

Універсальні ГІС можуть використовуватись практично в будь-якій сфері, надаючи користувачам певний базовий набір операцій по зберіганню та обробці растрових, векторних та матричних картографічних даних, доступ до інформації в базах даних та засоби по створенню власних спеціалізованих додатків. Універсальні ГІС здебільшого мають модульну структуру. Використання тих чи інших модулів дозволяє створювати на їх основі спеціалізовані системи.

Спеціалізовані ГІС вирішують завдання лише певної галузі. Вони мають спеціалізований набір інструментів, що краще задовільняє користувачів, яким потрібно вирішувати певне обмежене коло завдань. Такі ГІС створються на платформі універсальних ГІС або як самостійні системи.

 

Висновок

В даний час ГІС - це багатомільйонна індустрія, в яку залучені сотні тисяч людей у ​​всьому світі. ГІС вивчають у школах, коледжах і університетах. Цю технологію застосовують практично в усіх сферах людської діяльності - будь то аналіз таких глобальних проблем як перенаселення, забруднення території, скорочення лісових угідь, природні катастрофи, так і рішення приватних завдань, таких як пошук найкращого маршруту між пунктами, підбір оптимального розташування нового офісу, пошук будинку на його адресу, прокладка трубопроводу на місцевості, різні муніципальні завдання.

Геоінформаційні технології в останні роки активно впроваджуються в різні галузі народного господарства, в системи державного та корпоративного управління, використовуються в наукових цілях та освіті. Це обумовлено тим, що близько 80% інформації сучасного суспільства має географічну складову (координатну прив'язку до конкретної області або до її моделі - карті). Обсяг такої інформації з кожним роком зростає, а вимоги до її обробки для обґрунтування прийняття управлінських рішень стають все більш жорсткими. Тому ефективний та оперативний аналіз такої інформації сьогодні вже неможливий без використання сучасних досягнень геоінформаційних технологій.

 

 

Список використаних джерел:

1. http://www.geoguide.com.ua/survey/survey.php?part=gis

2. http://gis.kname.edu.ua/index.php/ru/pro-kafedru/gis/2-uncategorised/43-

3. https://uk.wikipedia.org/wiki