План: Основные понятия Функции гис классификация гис эволюция гис

Скачать 0.59 Mb.

Название	План: Основные понятия Функции гис классификация гис эволюция гис
страница	2/6
Тип	Документы

filling-form.ru > Туризм > Документы

1 2 3 4 5 6

Типы систем ввода данных:

1. Ввод с помощью клавиатуры

Главным образом, для атрибутивных данных
Редко используется для пространственных данных
Может быть совмещен с ручным цифрованием

2. Координатная геометрия. Координатная геометрия - математические и программные средства, используемые для автоматизации обработки данных геодезических съемок.

Очень высокий уровень точности, полученной, за счет полевых геодезических измерений
Очень дорогой
Используемый для земельного кадастра

3. Цифрование - преобразование аналоговых графических и картографических документов (оригиналов) в форму цифровых записей, соответствующих векторным представлениям пространственных объектов. По методу цифрование различают:

Цифрование с помощью дигитайзера с ручным обводом

Цифрование c использованием сканирующих устройств (сканеров) с последующей векторизацией растровых копий оригиналов;
ручное цифрование манипулятором типа "мышь" по растровой картографической подложке (map background) или полуавтоматическое видеоэкранное цифрование, а также гибридные методы:

наиболее широко используется при вводе пространственных данных с карт;

эффективность метода зависит от качества сканируемого материала, программного обеспечения цифрования и умения оператора;

требует много времени и допускает наличие ошибок

4. Ввод существующих цифровых файлов. В данном случае под цифровыми файлами понимаем наборы данных различных ведомств и организаций.

Приобретение и использование существующих цифровых наборов данных является наиболее эффективным способом заполнения ГИС.

Проблемы цифрования карт:

Уровень ошибок в базе данных ГИС непосредственно связан с уровнем ошибок исходных карт
Карты не всегда адекватно отображают информацию и не всегда точно передают данные о местоположении

Информация о качестве данных:

Дата получения
Точность позиционирования
Точность классификации (Классификация - автоматическое разбиение изображений по заданному признаку или совокупности признаков на однородные содержательно интерпретируемые области, т.е. выделение объектов или классов объектов по их яркостным и/или геометрическим свойствам и их последующая обработка или интерпретация различными методами).
Полнота
Метод, использованный для получения и кодирования данных

2)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).

Система ввода

Графические базы данных

Тематические базы данных

Система визуализации

Система управления и обработки

Система вывода

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.
3. Программное обеспечение ГИС

На рынке программных продуктов предлагаются различные ГИС, отличающиеся по функциональным возможностям, требованиям к аппаратным ресурсам и другим характеристикам. Одна из широко распространенных в России ГИС - MapInfo Professional, разработанная фирмой MapInfo Corporation (США). В наших исследованиях особое внимание уделяется также одной из самых распространенных в мире и России ГИС - ArcView GIS, разработанной фирмой ESRI (США).

Геоинформационные технологии - технологическая основа создания географических информационных систем, позволяющая реализовать их функциональные возможности.

Программные обеспечения ГИС делятся на пять основных используемых классов.

Первый наиболее функционально полный класс программного обеспечения - это инструментальные ГИС. Они могут быть предназначены для самых разнообразных задач: для организации ввода информации (как картографической, так и атрибутивной), ее хранения (в том числе и распределенного, поддерживающего сетевую работу), отработки сложных информационных запросов, решения пространственных аналитических задач (коридоры, окружения, сетевые задачи и др.), построения производных карт и схем (оверлейные операции), для подготовки к выводу на твердый носитель оригинал-макетов картографической и схематической продукции.

Как правило, инструментальные ГИС поддерживают работу как с растровыми, так и с векторными изображениями, имеют встроенную базу данных для цифровой основы и атрибутивной информации или поддерживают для хранения атрибутивной информации одну из распространенных баз данных: Paradox, Access, Oracle и др. Наиболее развитые продукты имеют системы run time, позволяющие оптимизировать необходимые функциональные возможности под конкретную задачу и удешевить тиражирование созданных с их помощью справочных систем.

Второй важный класс – ГИС-вьюверы (просмотрщики), то есть программные продукты, обеспечивающие пользование созданными с помощью инструментальных ГИС базами данных. ГИС-вьюверы предоставляют пользователю (если предоставляют вообще) крайне ограниченные возможности пополнения баз данных. Во все ГИС-вьюверы включается инструментарий запросов к базам данных, которые выполняют операции позицирования и суммирования картографических изображений. Вьюверы всегда входят составной частью в средние и крупные проекты, позволяя сэкономить затраты на создание части рабочих мест, не наделенных правами пополнения базы данных.

Третий класс – это справочные картографические системы (СКС).

Они сочетают в себе хранение и большинство возможных видов визуализации пространственно-распределенной информации, содержат механизмы запросов по картографической и атрибутивной информации, но при этом существенно ограничивают возможности пользователя по дополнению встроенных баз данных. Их обновление (актуализация) носит цикличный характер и производится поставщиком СКС за дополнительную плату.

Четвертый класс программного обеспечения – средства пространственного моделирования. Их задача – моделировать пространственное распределение различных параметров (рельефа, зон экологического загрязнения, участков затопления при строительстве плотин и др.). Они опираются на средства работы с матричными данными и снабжаются развитыми средствами визуализации. Типичным является наличие инструментария, позволяющего проводить самые разнообразные вычисления над пространственными данными (сложение, умножение, вычисление производных и другие операции).

Пятый класс – это специальные средства обработки и дешифрирования данных зондирований Земли. Сюда относятся пакеты обработки изображений, снабженные в зависимости от цены различным математическим аппаратом, позволяющим проводить операции со сканированными или записанными в цифровой форме снимками поверхности Земли. Это довольно широкий набор операций, начиная со всех видов коррекций (оптической, геометрической) через географическую привязку снимков вплоть до обработки стереопар с выдачей результата в виде актуализированного топоплана. Кроме упомянутых классов существует еще разнообразные программные средства, манипулирующие с пространственной информацией. Это такие продукты, как средства обработки полевых геодезических наблюдений (пакеты, предусматривающие взаимодействие с GPS-приемниками, электронными тахометрами, нивелирами и другим автоматизированным геодезическим оборудованием), средства навигации и программного обеспечения для решения еще более узких предметных задач (изыскания, экологии, гидрогеологии и пр.).

Возможны и другие принципы классификации программного обеспечения: по сферам применения, по стоимости, поддержке определенным типом (или типами) операционных систем, по вычислительным платформам (ПК, рабочие Unix-станции).

Если до середины 90-х годов основной рост рынка был связан лишь с крупными проектами федерального уровня, то сегодня главный потенциал перемещается в сторону массового рынка. Это мировая тенденция: по данным исследовательской фирмы Daratech (США), мировой рынок ГИС для персональных компьютеров в настоящий момент в 121,5 раза опережает общий рост рынка ГИС-решений.

Массовость рынка и возникающая конкуренция приводят к тому, что потребителю за ту же или меньшую цену предлагается все более качественный товар. Для ведущих поставщиков инструментальных ГИС стала уже правилом поставка вместе с системой и цифровой картографической основы того региона, где распространяется товар. Два-три года назад функции автоматизированной векторизации и справочных систем можно было реализовать только с помощью развитых и дорогостоящих инструментальных ГИС (Arc/Info, Intergraph).

Сегодня даже пакеты, обслуживающие какой-либо технологический этап, например, векторизаторы, можно приобрести как в полном, так и в сокращенном наборе модулей, библиотек символов.

Такие продукты, как GeoDraw/GeoGraph, Sinteks/Tri, GeoCAD, EasyTrace обладают не только значительным количеством пользователей, но и имеют уже все атрибуты рыночного оформления и поддержки. В российской геоинформатике есть некая критичная цифра работающих инсталляций – пятьдесят. Как только вы ее достигли, дальше есть только два пути - или резко вверх, наращивая число своих пользователей, либо – уход с рынка из-за невозможности обеспечить необходимую поддержку и развитие своему продукту. Все упомянутые программы обслуживают нижний ценовой уровень. Другими словами, в них найдено оптимальное соотношение между ценой и напором функциональных возможностей именно для российского рынка.Лекция № 3. Информация в ГИС.

Виды информации в ГИС. Структурные особенности географической и картографической информации. Способы представления и принципы организации данных в ГИС. Применения идентификаторов, классификаторов, информационных языков и форматов данных. Экспорт и импорт данных в ГИС. Стандартизация информационного, программного и иного обеспечения.
1. Виды информации в ГИС

Геопространственные данные представляют собой информацию, которая описывает географическое местоположение и свойства естественных или искусственно созданных объектов и их границ на Земле. Любая ГИС работает с 2 основными типами информации: пространственной и атрибутивной.

Пространственная информация в ГИС находится в цифровой форме и служит для визуализации изображения в той или мной модели данных.

Атрибутивная информация в ГИС - это данные, описывающие качественные или количественные параметры пространственно соотнесенных объектов. Например, жилая постройка на дисплее может быть представлена в виде полигона, а атрибутивная информация будет содержать сведения об ее площади, почтовом адресе, количестве этажей, материале стен и т.д.

Метаданные (дословно - «данные о данных»). Это сведения о местонахождении данных, их качестве, составе, содержании, происхождении (способах и условиях получения), формах представления, условиях доступа, приобретения и использования, авторских правах и т.п.
2. Особенности организации данных в ГИС

ГИС использует разнообразные данные об объектах, характеристиках земной поверхности, информацию о формах и связях между объектами, различные описательные сведения.

Для того чтобы полностью отобразить геообъекты реального мира и все их свойства, понадобилась бы бесконечно большая база данных. Поэтому, используя приемы генерализации и абстракции, необходимо свести множество данных к конечному объему, легко поддающемуся анализу и управлению. Это достигается применением моделей, сохраняющих основные свойства объектов исследования и не содержащих второстепенных свойств. Поэтому первым этапом разработки ГИС или технологии ее применения является обоснование выбора моделей данных для создания информационной основы ГИС.

Выбор метода организации данных в геоинформационной системе, и, в первую очередь, модели данных, т.е. способа цифрового описания пространственных объектов, определяет многие функциональные возможности создаваемой ГИС и применимость тех или иных технологий ввода. От модели зависит как пространственная точность представления визуальной части информации, так и возможность получения качественного картографического материала и организации контроля цифровых карт. От способа организации данных в ГИС очень сильно зависит производительность системы, например, при выполнении запроса к базе данных или рендеринге (визуализации) на экране монитора.

Модель данных полигон, линия, дуга, идентификатор

Структура данных

матрицы, списки, системы ссылок, указатели

Структура файлов, форматы

Заголовок файла, организация файла, типы чисел

Организация конкретной структуры базы данных ГИС

слои, классификаторы
Рис. 1. Уровни организации данных
Более подробное рассмотрение организации данных часто называется структурой данных. В структуре фигурируют математические и программистские термины, такие как “матрица”, “список”, “система ссылок”, “указатель”, “способ сжатия информации”. На следующем по детальности уровне организации данных специалисты имеют дело со структурой файлов данных и их непосредственными форматами. Уровень организации конкретной БД является уникальным для каждого проекта.

ГИС, впрочем, как и любая другая информационная система, обладает развитыми средствами обработки и анализа входящих данных с целью дальнейшей их реализации в вещественной форме.
Рис.2 Схематическое представление процессов сбора, обработки, анализа и вывода данных в ГИС
На первом этапе производится “коллекционирование” как географической (цифровые карты, изображения), так и атрибутивной информации. Собранные данные являются наполнением двух баз данных. Первая БД хранит картографические данные, вторая же наполнена информацией описательного характера.

На втором этапе система обработки пространственных данных обращается к базам данных для проведения обработки и анализа востребованной информации. При этом весь процесс контролируется системой управления БД (СУБД), с помощью которой можно осуществлять быстрый поиск табличной и статистической информации. Конечно, главным результатом работы ГИС являются разнообразные карты.