Este destul de dificil să oferim o definiție clară și scurtă a acestui fenomen. Sistemul de informații geografice (GIS) este o oportunitate pentru o nouă privire asupra lumii din jurul nostru. Fără generalizări și imagini, GIS este o tehnologie computerizată modernă pentru cartografierea și analizarea obiectelor din lumea reală, precum și a evenimentelor care au loc pe planeta noastră. Această tehnologie combină operațiunile tradiționale ale bazelor de date, cum ar fi interogarea și analiza statistică, cu beneficiile unei vizualizări bogate și ale analizei geografice (spațiale) pe care le oferă o hartă. Aceste capabilități disting GIS de alte sisteme informaționale și oferă oportunități unice pentru aplicarea sa într-o gamă largă de sarcini legate de analiza și prognoza fenomenelor și evenimentelor din lumea înconjurătoare, cu înțelegerea și identificarea principalelor factori și cauze, precum și a posibilelor consecințe ale acestora, cu planificarea deciziilor strategice și consecinţele actuale ale acţiunilor întreprinse.

Cartografierea și analiza geografică nu sunt complet noi. Cu toate acestea, tehnologia GIS oferă o abordare nouă, mai modernă, mai eficientă, convenabilă și mai rapidă pentru analizarea problemelor și rezolvarea problemelor cu care se confruntă umanitatea în general și o anumită organizație sau grup de oameni în special. Automatizează procedura de analiză și prognoză. Înainte de utilizarea GIS, doar câțiva oameni aveau arta de a rezuma și analiza complet informațiile geografice în scopul de a lua decizii informate. solutii optime bazate pe abordări și instrumente moderne.

GIS este acum o industrie de mai multe milioane de dolari care implică sute de mii de oameni din întreaga lume. GIS este predat în școli, colegii și universități. Această tehnologie este utilizată în aproape toate sferele activității umane - fie că este vorba de analiza unor probleme globale precum suprapopularea, poluarea terenurilor, reducerea terenurilor forestiere, dezastrele naturale sau rezolvarea unor probleme particulare, cum ar fi găsirea celei mai bune rute între puncte, selecția. locatie optima un birou nou, căutarea unei case la adresa sa, realizarea unei conducte în zonă, diverse sarcini municipale.

Componentele GIS

Un GIS funcțional include cinci componente cheie: hardware, software, date, executanți și metode.
Hardware. Acesta este computerul care rulează GIS. În prezent, GIS operează pe diferite tipuri platforme informatice, de la servere centralizate la individuale sau în rețea computere desktop.

Software-ul GIS conține funcțiile și instrumentele necesare pentru a stoca, analiza și vizualiza informațiile geografice (spațiale). Componentele cheie ale produselor software sunt: ​​instrumente pentru introducerea și manipularea informațiilor geografice; sistem de management al bazelor de date (DBMS sau DBMS); instrumente de sprijinire a interogărilor spațiale, analiză și vizualizare (afișare); interfață grafică cu utilizatorul (GUI sau GUI) pentru acces ușor la instrumente.

Date. Aceasta este probabil cea mai importantă componentă a unui GIS. Datele de locație spațială (date geografice) și datele tabelare asociate pot fi colectate și produse de către utilizator însuși sau achiziționate de la furnizori pe o bază comercială sau de altă natură. În gestionarea datelor spațiale, un GIS integrează datele spațiale cu alte tipuri și surse de date și poate folosi, de asemenea, SGBD-urile utilizate de multe organizații pentru a organiza și menține datele pe care le dețin.

Interpreți. Utilizarea pe scară largă a tehnologiei GIS este imposibilă fără oameni care lucrează cu produse software și dezvoltă planuri de utilizare a acestora pentru a rezolva probleme reale. Utilizatorii GIS pot fi: specialisti tehnici, dezvoltarea și întreținerea sistemului și angajații obișnuiți (utilizatori finali), pe care GIS îi ajută să rezolve problemele și problemele curente de zi cu zi.

Metode. Succesul și eficiența (inclusiv economică) utilizării GIS depind în mare măsură de un plan și reguli de lucru corect elaborate, care sunt întocmite în conformitate cu sarcinile și munca specifice fiecărei organizații.

Cum funcționează GIS?

Un GIS stochează informații despre lumea reală ca un set de straturi tematice care sunt agregate în funcție de locația geografică. Această abordare simplă, dar foarte flexibilă și-a dovedit valoarea în rezolvarea unei varietăți de probleme din lumea reală: urmărirea mișcării vehiculelor și materialelor, cartografierea detaliată a condițiilor din viața reală și a activităților planificate și modelarea circulației atmosferice globale.

Orice informație geografică conține informații despre locația spațială, indiferent dacă este o referință la coordonate geografice sau alte coordonate, sau legături către o adresă, cod poștal, circumscripție electorală sau de recensământ, identificator de parcelă sau pădure, denumirea drumului etc. Atunci când astfel de legături sunt utilizate pentru a determina automat locația sau locațiile caracteristicilor, se utilizează o procedură numită geocodare. Cu ajutorul acestuia, poți determina și vezi rapid pe hartă unde se află obiectul sau fenomenul care te interesează, cum ar fi casa în care locuiește prietenul tău sau se află organizația de care ai nevoie, unde a avut loc un cutremur sau inundație, ce traseu este mai ușor și mai rapid să ajungeți la punctul de care aveți nevoie sau acasă.

Modele vectoriale și raster. GIS poate funcționa cu două tipuri semnificativ diferite de date - vector și raster. Într-un model vectorial, informațiile despre puncte, linii și poligoane sunt codificate și stocate ca un set de coordonate X,Y. Locația unui punct (obiect punct), de exemplu un foraj, este descrisă de o pereche de coordonate (X,Y). Caracteristicile liniare precum drumurile, râurile sau conductele sunt stocate ca seturi de coordonate X,Y. Caracteristicile poligonului, cum ar fi bazinele hidrografice ale râurilor, parcelele de teren sau zonele de serviciu, sunt stocate ca un set închis de coordonate. Modelul vectorial este util în special pentru descrierea obiectelor discrete și este mai puțin potrivit pentru descrierea proprietăților în continuă schimbare, cum ar fi tipurile de sol sau accesibilitatea obiectelor. Modelul raster este optim pentru lucrul cu proprietăți continue. O imagine raster este un set de valori pentru componentele elementare individuale (celule), este similară cu o hartă sau o imagine scanată. Ambele modele au avantajele și dezavantajele lor. GIS modern poate funcționa atât cu modele vectoriale, cât și cu modele raster.

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

Introduce. Pentru a fi utilizate într-un GIS, datele trebuie convertite într-un format digital adecvat. Procesul de conversie a datelor din hărțile de hârtie în fișiere de calculator se numește digitizare. În GIS modern, acest proces poate fi automatizat folosind tehnologia scanerului, care este deosebit de importantă pentru proiectele mari, sau, pentru lucrări mici, datele pot fi introduse folosind un digitizer. Multe date au fost deja traduse în formate care sunt direct înțelese de pachetele GIS.

Manipulare. Adesea, pentru a finaliza un anumit proiect, datele existente trebuie modificate în continuare pentru a îndeplini cerințele sistemului dumneavoastră. De exemplu, informațiile geografice pot fi la scări diferite (liniile centrale ale străzilor sunt la o scară de 1:100.000, limitele secțiilor de recensământ sunt la o scară de 1:50.000, iar proprietățile rezidențiale sunt la o scară de 1:10.000). Pentru procesarea și vizualizarea în comun, este mai convenabil să prezentați toate datele pe o singură scară. Tehnologia GIS oferă diferite moduri de a manipula datele spațiale și de a extrage datele necesare pentru o anumită sarcină.

Control.În proiectele mici, informațiile geografice pot fi stocate ca fișiere obișnuite. Dar, odată cu creșterea volumului de informații și creșterea numărului de utilizatori, este mai eficientă utilizarea sistemelor de management al bazelor de date (DBMS) pentru stocarea, structurarea și gestionarea datelor, sau instrumente informatice speciale pentru lucrul cu seturi integrate de date (baze de date). ). În GIS, cel mai convenabil este să folosiți o structură relațională, în care datele sunt stocate în formă tabelară. În acest caz, câmpurile comune sunt folosite pentru a lega tabele. Această abordare simplă este destul de flexibilă și este utilizată pe scară largă în multe aplicații GIS și non-GIS.

Interogare și analiză. Dacă aveți GIS și informații geografice, veți putea primi răspunsuri la întrebări simple (Cine este proprietarul acestui teren? La ce distanță unul de celălalt se află aceste obiecte? Unde se află această zonă industrială?) și mai complexe. întrebări care necesită analize suplimentare (Unde sunt locuri pentru construcția casei noi? Care este principalul tip de sol de sub pădurile de molid? Cum va afecta construcția traficului? drum nou?). Interogările pot fi setate fie prin simplul clic pe un anumit obiect, fie folosind instrumente analitice avansate. Folosind GIS, puteți identifica și seta modele de căutare și puteți juca scenarii precum „ce se va întâmpla dacă...”. GIS-urile moderne au multe instrumente puternice de analiză, dintre care două sunt cele mai semnificative: analiza de proximitate și analiza de suprapunere. Pentru a analiza proximitatea obiectelor unul față de celălalt, GIS utilizează un proces numit buffering. Vă ajută să răspundeți la întrebări precum: Câte case sunt la 100 m de acest corp de apă? Câți clienți locuiesc pe o rază de 1 km de acest magazin? Care este ponderea petrolului produs din sondele situate la 10 km de clădirea de conducere a acestui departament de producție de petrol și gaze? Procesul de suprapunere implică integrarea datelor situate în diferite straturi tematice. În cel mai simplu caz, aceasta este o operațiune de mapare, dar într-un număr de operațiuni analitice, datele din diferite straturi sunt combinate fizic. Suprapunerea, sau agregarea spațială, permite, de exemplu, ca datele privind solurile, panta, vegetația și proprietatea asupra terenului să fie integrate cu cotele impozitului pe teren.

Vizualizarea. Pentru multe tipuri de operații spațiale, rezultatul final este o reprezentare a datelor sub forma unei hărți sau a unui grafic. O hartă este o modalitate foarte eficientă și informativă de stocare, prezentare și transmitere a informațiilor geografice (referite spațial). Anterior, hărțile erau create pentru a dura secole. GIS oferă noi instrumente uimitoare care extind și avansează arta și știința cartografiei. Cu ajutorul acestuia, vizualizarea hărților în sine poate fi completată cu ușurință cu documente de raportare, imagini tridimensionale, grafice și tabele, fotografii și alte mijloace, de exemplu, multimedia.

Tehnologii conexe. GIS este strâns legat de o serie de alte tipuri de sisteme informaționale. Principala sa diferență constă în capacitatea de a manipula și analiza datele spațiale. Deși nu există o clasificare unică general acceptată a sistemelor informaționale, următoarea descriere ar trebui să contribuie la distanțarea GIS de cartografierea desktop, CAD, teledetecție, sistemele de gestionare a bazelor de date (DBMS) și tehnologie. poziționare globală(GPS).

Sisteme de cartografiere desktop utilizați reprezentarea cartografică pentru a organiza interacțiunea utilizatorului cu datele. În astfel de sisteme, totul se bazează pe hărți; harta este o bază de date. Majoritatea sistemelor de cartografiere desktop au oportunități limitate managementul datelor, analiza spatiala si configurarea. Pachetele corespunzătoare funcționează pe computere desktop - PC, Macintosh și stații de lucru UNIX low-end.

sisteme CAD capabil să proiecteze desene și planuri ale clădirilor și infrastructurii. Pentru a se combina într-o singură structură, ei folosesc un set de componente cu parametri fix. Ele se bazează pe un număr mic de reguli pentru combinarea componentelor și au funcții analitice foarte limitate. Unele sisteme CAD au fost extinse pentru a suporta reprezentarea cartografică a datelor, dar, de regulă, utilitățile disponibile în ele nu permit gestionarea și analiza eficientă a bazelor de date spațiale mari.

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

Sisteme de gestionare a bazelor de date conceput pentru stocarea și gestionarea tuturor tipurilor de date, inclusiv date geografice (spațiale). SGBD-urile sunt optimizate pentru astfel de sarcini, așa că multe GIS au suport încorporat pentru SGBD. Aceste sisteme nu au instrumente de analiză și vizualizare similare cu GIS.

Ce poate face GIS pentru tine?

Efectuați interogări spațiale și efectuați analize. Capacitatea GIS de a căuta baze de date și de a efectua interogări spațiale a făcut economii multor companii de milioane de dolari. GIS ajută la reducerea timpului necesar pentru a răspunde solicitărilor clienților; identificarea zonelor potrivite pentru activitățile solicitate; identificarea relațiilor dintre diverși parametri (de exemplu, sol, climă și recolte); identificați locațiile întreruperilor de alimentare. Agenții imobiliari folosesc GIS pentru a găsi, de exemplu, toate casele dintr-o anumită zonă care au acoperișuri de ardezie, trei camere și bucătării de 10 metri și apoi returnează mai multe descriere detaliata aceste clădiri. Solicitarea poate fi clarificată prin introducere parametri suplimentari, de exemplu costul. Puteți obține o listă cu toate casele situate la o anumită distanță de o anumită autostradă, zonă împădurită sau loc de muncă.

Îmbunătățiți integrarea în cadrul organizației. Multe organizații care folosesc GIS au descoperit că unul dintre principalele sale beneficii constă în noile oportunități de îmbunătățire a managementului organizației lor și al resurselor sale prin agregarea geografică a datelor existente și permițând partajarea și modificarea acestora într-un mod coordonat între diferite departamente. Abilitatea de a partaja și extinde și corecta în mod constant baza de date de către diferite unități structurale vă permite să creșteți eficiența atât a fiecărei unități, cât și a organizației în ansamblu. Astfel, o companie angajată în comunicații de inginerie poate planifica clar reparații sau munca preventivă, începând cu obținerea de informații complete și afișarea pe ecranul computerului (sau pe copii pe hârtie) a zonelor relevante, cum ar fi conductele de apă, și terminând cu detecție automată locatarii care vor fi afectati de aceste lucrari si anuntandu-i asupra calendarului opririlor preconizate sau intreruperilor de alimentare cu apa.

Luați decizii mai informate. GIS, ca și alte tehnologii informaționale, confirmă binecunoscuta zicală că o mai bună informare duce la decizii mai bune. Cu toate acestea, GIS nu este un instrument de luare a deciziilor, ci un instrument care ajută la accelerarea și creșterea eficienței procedurii de luare a deciziilor, oferind răspunsuri la întrebări și funcții de analiză a datelor spațiale, prezentând rezultatele analizei într-un mod vizual și ușor de utilizat. - forma de citire. GIS ajută, de exemplu, la rezolvarea unor probleme precum furnizarea unei varietăți de informații la solicitarea autorităților de planificare, rezolvarea conflictelor teritoriale, alegerea optimă (cu puncte diferite viziune şi după diverse criterii) locuri de amplasare a obiectelor etc.Informaţiile necesare pentru luarea deciziilor pot fi prezentate într-o formă cartografică concisă cu explicaţii suplimentare de text, grafice şi diagrame. Disponibilitatea informațiilor care sunt accesibile percepției și generalizării le permite factorilor de decizie să-și concentreze eforturile pe găsirea unei soluții fără a petrece timp semnificativ culegând și analizând datele eterogene disponibile. Puteți lua în considerare rapid mai multe opțiuni de soluție și puteți alege cea mai eficientă și eficientă.

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

, economie, apărare.

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

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

GIS multiscale sau independent de scară (GIS multiscale) se bazează pe reprezentări multiple sau multiscale ale obiectelor spațiale (reprezentare multiplă, reprezentare multiscale), oferind reproducere grafică sau cartografică a datelor la oricare dintre nivelurile de scară selectate pe baza unui singur set de date cu cea mai mare rezoluție spațială . GIS spațio-temporal funcționează cu date spațio-temporale. Implementarea proiectelor de geoinformații (proiect GIS), crearea de GIS în sensul larg al cuvântului, include etapele de: cercetare pre-proiect (studiu de fezabilitate), inclusiv studiul cerințelor utilizatorilor (cerințele utilizatorului) și funcţionalitate folosit software GIS, studiu de fezabilitate, evaluare cost/beneficii; Proiectarea sistemului GIS (proiectarea GIS), inclusiv etapa de proiect pilot, dezvoltarea GIS; testarea acestuia pe un mic fragment teritorial, sau zonă de testare, prototipare sau crearea unui prototip sau prototip; implementare GIS; operare si utilizare. Aspectele științifice, tehnice, tehnologice și aplicative ale proiectării, creării și utilizării GIS sunt studiate de geoinformatică.

Sarcini GIS

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

Capabilitati GIS

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

Sistemul GIS permite:

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

clasificare GIS

După acoperirea teritorială:

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

Pe nivel de management:

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

După funcționalitate:

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

După domeniu:

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

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

Domenii de aplicare a GIS

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

Agricultură

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

Transport si logistica

Mutarea oamenilor și a lucrurilor prezintă adesea provocări logistice enorme. Imaginați-vă un spital care dorește să ofere pacienților săi... anumit timp cea mai bună și cea mai rapidă rută către casa ta, sau o administrație locală care dorește să organizeze rute optime pentru autobuze și metrou ușor, sau un producător care dorește să-și livreze produsele cât mai eficient și cât mai economic posibil, sau o companie petrolieră care intenționează să instaleze conducte . În fiecare dintre aceste cazuri, analiza datelor despre locație este necesară pentru a lua decizii de afaceri informate.

Energie

Explorarea energiei folosește fotografii prin satelit, hărți geologice ale suprafeței pământului și teledetecție pentru a determina fezabilitatea economică a exploatării miniere într-o anumită zonă. Companiile energetice folosesc o cantitate imensă de date geografice, deoarece senzorii industriali sunt acum instalați peste tot: senzori laser pe avioane, senzori pe suprafața pământului la forarea puțurilor, monitoare pentru conducte etc. Cartografierea și analiza spațială oferă cunoștințe necesare să ia decizii în conformitate cu cerințele de reglementare privind selecția siturilor și localizarea resurselor.

Cu amănuntul

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

Apărare și informații

Tehnologia geospațială a transformat operațiunile militare și de informații în fiecare parte a lumii unde sunt staționate trupele. Comandanții, analiștii și alți profesioniști au nevoie de date GIS precise pentru a-și rezolva problemele. GIS ajută la evaluarea situației (creează un reprezentare vizuala informații tactice), efectuează operațiuni pe uscat (arată condițiile terenului, altitudinile, traseele, acoperirea vegetației, obiectele și așezările), în aer (transmite piloților date despre vreme și vizibilitate; direcționează trupele și proviziile, dă desemnarea țintei) și pe mare ( arată curenții, înălțimea valurilor, mareele și vremea).

Guvernul federal

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

Autoritățile locale

Autoritățile locale iau zilnic decizii care afectează în mod direct rezidenții și vizitatorii. Începând cu reparaţiile drumurilor şi utilitati pentru evaluarea valorii terenurilor și dezvoltarea zonei, aplicațiile de cartografiere sunt utilizate pentru a analiza și interpreta datele GIS. În plus, populația și peisajul orașelor și orașelor se pot schimba dramatic într-un timp relativ scurt. Pentru a se adapta la aceste schimbări și pentru a oferi oamenilor nivelul de serviciu pe care îl așteaptă, autoritățile locale folosesc pe scară largă tehnologia GIS modernă pentru a monitoriza traficși condițiile drumurilor, calitatea mediului, răspândirea bolilor, distribuția utilităților publice (cum ar fi energie electrică, apă și canalizare), pentru gestionarea parcurilor și a altor terenuri publice, precum și pentru eliberarea autorizațiilor pentru camping, vânătoare, pescuit, etc. .d.

Structura GIS

Compoziția GIS.

Sistemul GIS include cinci componente cheie:

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

Istoria GIS

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

Cercetarea posibilităților fundamentale, domenii de frontieră ale cunoașterii și tehnologiei, dezvoltarea experienței empirice, în primul rând proiecte majoreși lucrări teoretice.

• Apariția calculatoarelor electronice (calculatoare) în anii 50.
• Apariția digitizatoarelor, plotterelor, afișări grafice si altii dispozitiv perifericîn anii 60.
• Crearea de algoritmi software și proceduri pentru afișarea grafică a informațiilor pe afișaje și utilizarea plotterelor.
• Crearea de metode formale de analiză spațială.
• Crearea de software de gestionare a bazelor de date.

Perioada inițiativelor guvernamentale (începutul anilor 1970 - începutul anilor 1980)

Sprijinul guvernului pentru GIS a stimulat dezvoltarea munca experimentalaîn domeniul GIS bazat pe utilizarea bazelor de date ale rețelelor stradale:

• Sisteme automatizate navigare.
• Sisteme de eliminare a deșeurilor urbane și a gunoiului.
• Mișcarea vehiculelor în situații de urgență etc.

Perioada de dezvoltare comercială (începutul anilor 1980 - prezent)

O piață largă pentru o varietate de software, dezvoltarea GIS desktop, extinderea domeniului lor de aplicare prin integrarea cu baze de date non-spațiale, apariția aplicațiilor de rețea, apariția unui număr semnificativ de utilizatori neprofesioniști, sisteme care acceptă seturi de date individuale calculatoare separate, deschide calea pentru sistemele care sprijină întreprinderile și baze de date distribuite geodate.

Perioada utilizator (sfârșitul anilor 1980 - prezent)

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

Structura GIS

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

AGENȚIA FEDERALĂ PENTRU EDUCAȚIE

Instituție de învățământ de stat de învățământ profesional superior

„Universitatea Politehnică de Stat din Sankt Petersburg”

INSTITUTUL DE MANAGEMENT ŞI TEHNOLOGIA INFORMAŢIEI

(filiala) a Universității Politehnice de Stat din Sankt Petersburg din Cherepovets

(IMITAT SPbSPU)

Departamentul de Management

Rezumat pe tema " Sisteme informatice geografice»

Completat de student gr. 0,182

Învățătoarea Shutikova

Cherepovets

INTRODUCERE

Un sistem de informații geografice - sau GIS - este un sistem informatic care permite afișarea datelor harta electronica. Hărțile create folosind GIS pot fi numite cu ușurință hărți de nouă generație. Hărțile GIS pot fi folosite pentru a cartografi nu numai date geografice, ci și statistice, demografice, tehnice și multe alte tipuri de date și pentru a le aplica diferite operațiuni analitice. GIS are capacitatea unică de a dezvălui relații și tendințe ascunse care sunt greu sau imposibil de observat folosind hărțile tradiționale de hârtie. Vedem o semnificație nouă, de înaltă calitate a datelor noastre, și nu un set mecanic de piese individuale.

O hartă electronică creată în GIS este susținută de un arsenal puternic de instrumente analitice, instrumente bogate pentru crearea și editarea obiectelor, precum și baze de date, dispozitive specializate de scanare, imprimare și alte soluții tehnice, instrumente de internet - și chiar imagini din satelit și informații de la sateliți .

Sistemul GIS include cinci componente cheie:

· hardware. Acesta este computerul care rulează GIS. Astăzi, GIS operează pe diverse tipuri de platforme informatice, de la servere centralizate la computere desktop individuale sau în rețea;

· software . Conține funcții și instrumente necesare pentru stocarea, analizarea și vizualizarea informațiilor geografice. Astfel de produse software includ: instrumente pentru introducerea și manipularea informațiilor geografice; sistem de management al bazelor de date (DBMS sau DBMS); instrumente pentru a sprijini interogări spațiale, analiză și vizualizare;

· date. Datele de locație spațială (date geografice) și datele tabelare asociate pot fi colectate și produse de către utilizator însuși sau achiziționate de la furnizori pe o bază comercială sau de altă natură. În procesul de gestionare a datelor spațiale, un GIS integrează datele spațiale cu alte tipuri și surse de date și poate folosi, de asemenea, SGBD-urile utilizate de multe organizații pentru a organiza și menține datele pe care le au la dispoziție;

· interpreți. Utilizatorii GIS pot fi atât specialiști tehnici care dezvoltă și întrețin sistemul, cât și angajați obișnuiți pe care GIS îi ajută să rezolve problemele și problemele curente de zi cu zi;

· metode.

2. Istoria GIS

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

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

· Apariția calculatoarelor electronice (calculatoarelor) în anii 50.

· Apariția digitizatoarelor, plotterelor, afișajelor grafice și a altor dispozitive periferice în anii 60.

· Crearea de algoritmi software și proceduri pentru afișarea grafică a informațiilor pe afișaje și utilizarea plotterelor.

· Crearea de metode formale de analiză spaţială.

· Crearea de software de gestionare a bazelor de date.

Perioada inițiativelor guvernamentale (începutul anilor 1970 - începutul anilor 1980)

Sprijinul guvernului pentru GIS a stimulat dezvoltarea lucrărilor experimentale în domeniul GIS bazate pe utilizarea bazelor de date pe rețelele stradale:

· Sisteme automate de navigare.

· Sisteme de eliminare a deșeurilor urbane și a gunoiului.

· Mișcarea vehiculelor în situații de urgență etc.

Perioada de dezvoltare comercială (începutul anilor 1980 - prezent)

O piață largă pentru o varietate de software, dezvoltarea GIS desktop, extinderea domeniului lor de aplicare prin integrarea cu baze de date non-spațiale, apariția aplicațiilor de rețea, apariția unui număr semnificativ de utilizatori neprofesioniști, sisteme care acceptă seturi de date individuale pe computere individuale, deschide calea pentru sisteme care acceptă baze de date corporative și distribuite.

Perioada utilizator (sfârșitul anilor 1980 - prezent)

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

GIS în Rusia

Cele mai utilizate produse software în Rusia sunt ArcGIS și ArcView de la ESRI, familia de produse GeoMedia de la Intergraph Corporation și MapInfo Professional de la Pitney Bowes MapInfo.

Sunt utilizate și alte produse software de dezvoltare națională și străină: Bentley's MicroStation, IndorGIS, STAR-APIC, Zulu, DoubleGIS etc.

3. Perspective pentru GIS

GeoDesign este o etapă evolutivă în dezvoltarea GIS. Este foarte important pentru procesul de planificare și dezvoltare a teritoriilor, în special în domeniul utilizării terenurilor și al protecției mediului, dar este foarte solicitat în aproape toate celelalte domenii aplicate și științifice. De exemplu, această metodologie va fi utilizată pe scară largă în comerțul cu amănuntul pentru deschiderea de noi magazine și închiderea celor vechi, de către inginerii civili pentru a amplasa infrastructura precum drumurile în locațiile cele mai potrivite, de către organizațiile care întrețin rețelele de utilități, în agricultură, silvicultură și gospodărirea apelor. , de către departamentele de energie, companii de energie, militari și multe altele. Această abordare va spori și mai mult importanța GIS, deplasându-l dincolo de o simplă descriere a lumii „așa cum este” către dezvoltarea și implementarea conceptelor pentru crearea viitorului, integrând gândirea geografică (spațială) în toate domeniile activităților noastre.

Viitorul aparține tehnologiilor GIS cu elemente inteligenţă artificială bazat pe integrarea sistemelor GIS și expert. Avantajele unei astfel de simbioze sunt destul de evidente: sistemul expert va conține cunoștințele unui expert într-un anumit domeniu și poate fi folosit ca sistem de decizie sau de consiliere.

Starea actuală a noilor geotehnologii computerizate este determinată de mare programe guvernamentale, investiții străine care vizează utilizarea pe scară largă a fotografiilor aeriene și spațiale, hărților digitale și vizualizarea bazelor de date.

GIS-ul urban al viitorului va face posibilă nu numai primirea de informații semantice despre obiectele de pe hartă la cerere, ci și previziunea dezvoltării teritoriului, va permite managementului orașului să pună în aplicare opțiuni pentru deciziile de politică, posibila construcție a unui noul cartier al orașului etc. În același timp, GIS-ul, împreună cu un sistem de modelare de simulare, va putea arăta urbaniştilor cum vor fi redistribuite încărcăturile în rețelele de utilități ale orașului, puterea fluxurilor de trafic, cum va fi prețul imobiliar. modificarea în funcție de construcția de autostrăzi suplimentare sau construirea uneia noi centru comercialîntr-o zonă sau alta.

Concluzie

ÎN acest moment Sistemele GIS sunt printre cele cu cea mai rapidă creștere și cele mai interesante în ceea ce privește comercializarea, cu interfața lor ușor de utilizat și o sumă imensă Informațiile pe care le conțin îi fac indispensabili într-o lume în continuă accelerare.

În prezent, în Rusia, aproximativ 200 de organizații sunt angajate în dezvoltarea și implementarea sistemelor GIS, crearea unui cadastru funciar ne va permite să construim alte hărți orientate pe subiecte pe baza hărților sale și să le completăm cu conținut adecvat de atribute; ceea ce va permite sistemelor noastre să concureze cu modelele occidentale.

Odată cu dezvoltarea mai mare a accesului mobil la rețea prin diverse dispozitive, sistemele GIS care utilizează imagini satelitare cuplate cu modelarea tridimensională vor permite chiar și unui utilizator obișnuit să navigheze pe orice teren fără probleme și să beneficieze pe deplin de aceste sisteme. informatie necesara doar punând o întrebare.

Informatizarea a afectat astăzi toate aspectele societății și este dificil, poate, să numim vreo sferă a activității umane - de la școlarizare la înaltă politică publică - unde impactul ei puternic nu se simte.

Informatica „respiră pe gât” tuturor științelor Pământului, prinzându-le și purtându-le, transformându-le și uneori înrobindu-le complet în căutarea perfecțiunii computerului fără sfârșit. Oamenii de știință de astăzi nu își mai pot imagina munca fără computere și baze de date digitale de informații. În geoștiințe, tehnologia informației a dat naștere geoinformaticii și sisteme informatice geografice (GIS), iar cuvântul „geografic” în acest caz înseamnă „spațialitate” și „teritorialitate”, precum și complexitatea abordărilor geografice.

GIS este un complex hardware-software și în același timp om-mașină care asigură colectarea, procesarea, afișarea și distribuirea datelor. Sistemele informatice geografice se deosebesc de alte sisteme informatice prin faptul ca toate datele lor sunt in mod necesar coordonate spatial, adica legate de teritoriu, de spatiul geografic. GIS este folosit pentru a rezolva tot felul de probleme științifice și practice. GIS ajută la analiza și modelarea oricărei situații geografice, face prognoze și gestionează procesele care au loc în mediu. GIS este folosit pentru a studia toate acele obiecte și fenomene naturale, sociale și natural-sociale care sunt studiate de științele pământului și științele socio-economice conexe, precum și cartografie și teledetecție. În același timp, GIS este un complex de dispozitive hardware și produse software (shell-uri GIS), iar cel mai important element al acestui complex sunt sistemele de cartografiere automată.

Structura unui GIS este de obicei reprezentată ca un sistem de straturi de informații. În mod convențional, aceste straturi pot fi considerate sub forma unui „tort strat” sau altceva, pe fiecare raft al căruia este stocată o hartă sau informații digitale pe o anumită temă.

În timpul procesului de analiză, aceste straturi sunt „înlăturate de pe rafturi”, considerate separat sau combinate în diferite combinații, analizate și comparate între ele. Pentru un anumit punct sau zonă, puteți obține date pentru toate straturile simultan, dar principalul lucru este că devine posibil să obțineți straturi derivate. Una dintre cele mai importante proprietăți ale GIS este tocmai aceea că, pe baza informațiilor existente, acestea sunt capabile să genereze noi informații derivate.

Resurse GIS este unul dintre cele mai comune tipuri de GIS în geoștiințe. Acestea sunt destinate inventarierii, evaluării, protejării și utilizării raționale a resurselor, pentru a prezice rezultatele funcționării acestora. Cel mai adesea, pentru formarea lor, se folosesc hărți tematice existente, care sunt digitizate și introduse în baze de date sub forma unor straturi de informații separate. Pe lângă materialele cartografice, GIS include date din observații pe termen lung, informații statistice etc. Un exemplu este „GIS -”, creat de țările din bazinul Mării Negre. Acest bazin, cu viața sa marină diversă, resursele abundente de pești, plajele cu nisip cald și peisajele de coastă deosebit de frumoase care atrag turiștii, a cunoscut o degradare catastrofală a mediului în ultimele decenii. Acest lucru reduce drastic resursele de pește, reduce potențialul de agrement și duce la degradarea zonelor umede de coastă valoroase. Pentru a centraliza adoptarea măsurilor urgente de salvare a Mării Negre, țările din regiune au elaborat un „Program pentru salvarea Mării Negre”. O parte importantă Acest program a fost crearea unei resurse ecologice „GIS – Marea Neagră”. Acest GIS îndeplinește două funcții - modelarea și informarea asupra întregului și a componentelor individuale ale mediului său. Informații necesare pentru a efectua cercetare științificăîn zona de apă și partea adiacentă a bazinului Mării Negre și pentru luarea deciziilor privind protecția și protecția acestei zone de apă unice. „GIS – Marea Neagră” conține aproximativ 2000 de hărți. Acestea sunt prezentate în șapte blocuri tematice: geografie, biologie, meteorologie, oceanografie fizică, oceanografie chimică, biologie și resurse piscicole.

Cartografierea geoinformației

Interacțiunea geoinformaticii și cartografiei a devenit baza pentru formarea unei noi direcții - geoinformația, adică modelarea și cartografierea automată a obiectelor și fenomenelor bazate pe GIS.

Odată cu introducerea GIS, cartografia tradițională a cunoscut o revizuire radicală. Poate fi comparat doar cu modificările care au însoțit trecerea de la hărțile scrise de mână la tipărirea tipărită. În visele lor cele mai sălbatice, cartografii din epocile trecute nu ar fi putut prevedea că, în loc să graveze pe o piatră litografică, ar fi posibil să deseneze o hartă deplasând un cursor pe ecranul unui computer. Și în zilele noastre, cartografierea geoinformației a înlocuit aproape complet metode tradiționale compilarea și publicarea hărților.

Cartografierea bazată pe software ne obligă să aruncăm o privire nouă asupra multor probleme tradiționale. Alegerea s-a schimbat fundamental baza matematicași aspectul hărților, hărțile computerizate pot fi transferate rapid de la o proiecție la alta, scalate liber, modificați „decuparea” foilor, introduceți noi mijloace vizuale (de exemplu, semne intermitente sau în mișcare pe hartă), utilizați filtre matematice și netezire funcții pentru generalizare, etc. p. Operațiile de calcul lungi și suprafețe, care erau în trecut cu forță de muncă, conversia hărților sau combinarea acestora au devenit proceduri de rutină. A apărut cartometria electronică. Crearea și utilizarea hărților a devenit un proces unic în timpul prelucrării pe computer, imaginile se transformă în mod constant, trecând de la o formă la alta;

Tehnologiile GIS au dat naștere unei alte direcții noi - cartografierea operațională, adică crearea și utilizarea hărților în timp real sau aproape real. Există posibilitatea de a informa rapid, sau mai degrabă, prompt utilizatorii și de a influența progresul procesului. Cu alte cuvinte, cu cartografierea în timp real, informațiile primite sunt procesate imediat și sunt întocmite hărți pentru evaluarea, monitorizarea, managementul și controlul proceselor și fenomenelor care se schimbă în același ritm.

Hărțile computerizate operaționale avertizează (semnalează) despre procese nefavorabile sau periculoase, vă permit să monitorizați dezvoltarea acestora, să dați recomandări și să preziceți evoluția situațiilor, să alegeți opțiuni pentru stabilizarea sau schimbarea cursului procesului. Astfel de situații sunt create, de exemplu, atunci când apar în taiga, când este necesar să se monitorizeze rapid răspândirea lor și să se ia rapid măsuri pentru stingerea incendiului. În perioada de topire a zăpezii și averse catastrofale, este necesară monitorizarea deversărilor și inundațiilor râurilor, iar în situații de urgență, modificările stării ecologice a teritoriului. În timpul lichidării accidentului de la Cernobîl, cartografii nu și-au părăsit computerele zi și noapte, întocmind hărți operaționale ale mișcării norilor de contaminare radioactivă peste teritoriile adiacente sursei dezastrului. Ei monitorizează, de asemenea, evoluția evenimentelor politice și a operațiunilor militare în punctele fierbinți ale planetei. Datele inițiale pentru cartografierea operațională sunt imagini aeriene și spațiale, observații și măsurători directe, materiale statistice, rezultate ale anchetelor, recensămintelor, referendumurilor etc. Animațiile cartografice oferă oportunități enorme și uneori efecte neașteptate. Module programe de animație capabil să mute hărți sau diagrame tridimensionale pe ecran, să schimbe viteza de afișare, să miște semne individuale, să le facă să clipească și să vibreze, să schimbe culoarea și iluminarea hărții, „evidențierea” sau „umbrirea” zone separate imagini etc. De exemplu, pe hartă culoarea zonelor expuse pericolului se schimbă: culoarea albăstruie „sigură” a ghețarilor se transformă treptat în roz, apoi în roșu aprins, purpuriu, ceea ce înseamnă: periculoase, avalanșe sunt posibile! Efectele care sunt complet neobișnuite pentru cartografie creează panorame, schimbări de perspectivă, scara părților imaginii (puteți împărți „dizolvarea” și îndepărtarea obiectelor), iluzia de mișcare peste hartă (efectuați o „zburare în jurul” a imaginii). teritoriul), inclusiv la viteze diferite. În viitorul previzibil, perspectivele dezvoltării cartografiei în geoștiințe sunt asociate, în primul rând, și aproape în totalitate cu cartografierea geoinformației, atunci când nu este nevoie să se pregătească copii tipărite ale hărților: la cerere, va fi întotdeauna posibilă obțineți o imagine a obiectului sau fenomenului studiat în timp real pe ecranul unui computer. Unii cartografi consideră că introducerea tehnologiei electronice „înseamnă sfârșitul a trei sute de ani de desenare cartografică și publicarea produselor cartografice tipărite”. În locul hărților și atlaselor, utilizatorul va putea să solicite și să primească imediat toate datele necesare într-o formă care poate fi citită de mașină sau vizualizată. Și chiar și conceptul de „atlas” se propune să fie reconsiderat.

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

clasificare GIS

Împărțirea sistemelor informaționale geografice are loc pe o bază teritorială:

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

Fiecare dintre grupurile de mai sus are anumite subtipuri:

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

Informații despre aceste sisteme informaționale pot fi găsite în secțiuni speciale ale rețelei numite geoportale. Sunt situate în acces deschis pentru revizuire fără nicio restricție.

Principiul de funcționare

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

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

Algoritmi GIS

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

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

Algoritm generalizat: concept general

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

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

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

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

Ca urmare, procedura de citire a coordonatelor X, Y ale obiectului din fișierul NMEA va fi lansată în fiecare secundă, drept urmare punct dat cu coordonatele obţinute este afişat pe harta GIS.

Cum funcționează temporizatorul

Utilizarea sistemelor de informare geografică are loc după cum urmează:

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

fișier NMEA

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

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

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

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

Sisteme de informații geografice: exemple de compilare a unui algoritm

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

Determinarea coordonatei Y a unui obiect

Algoritmul de analiză a datelor NMEA

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

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

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

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

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

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

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

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

Determinarea coordonatei X a unui obiect

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Pasul 19. Terminați algoritmul.

La pasul 6 și 16 a acestui algoritm Variabilele NorthernHemisphere și EasternHemisphere sunt folosite pentru a codifica numeric locația unui obiect pe Pământ. În emisfera nordică (sudică), variabila emisfera nordică ia valoarea 1 (-1), respectiv, în mod similar în emisfera estică - 1 (-1).

Aplicarea GIS

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

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