ЛЕКЦИЯ 15
Тема лекции
Геоинформационные системы
План лекции:
1. Общие сведения
2. Основные понятия и определения
Общие сведения
Интенсивное развитие вычислительной техники, возможности информационных и компьютерных технологий, наличие программного обеспечения, быстрое и легкое получение информации о различных объектах и в разных областях деятельности, возможности хранения огромных блоков информации и выдачи её в виде цифровых и электронных карт и планов определило новое направление в геодезии – ГИС (географические информационные системы)./1, 2, 8, 9, 11, 30, 31/
Постановление Коллегии МПС РФ от 28.02.1996 года за №5 нацелило и работу железнодорожного транспорта на широкое применение геоинформационных систем и технологий в автоматизированных системах управления.
По возможностям применения, сбора, обработки, и выдачи информации ГИС получило более широкое понятие – автоматизированная система сбора, хранения, обработки и выдачи информации, работающая со связанными между собой графическими (картографическими) и тематическими базами данных, снабжённая средствами визуализации всех видов информации, позволяющая решать широкий круг научных и производственных задач путём выполнения расчетов и анализа пространственных данных как на основе использования базовых функций, так и на основе разработанных в среде ГИС пользовательских приложений [1].
Геоинформационные системы (ГИС) позволяют получать данные с использованием существующих графических материалов, геодезических и спутниковых измерений, аэроснимков и данных дистанционного зондирования. Информация в виде многослойной структуры, хранится в памяти ЭВМ. Она может дополняться, интегрироваться с другими автоматизированными системами.
Топографическая информация в ГИС храниться в двух видах:
- координатами в той или иной системе;
- в симантической (параметрической, атрибутивной) системе, т.е. описание изображенных на карте объектов;
ГИС состоит из графического редактора и системы управления базами данных (СУБД). Программное обеспечение любой ГИС выполняет функции:
- ввод и вывод информации;
- управление графическими и тематическими базами данных, обеспечивающее связь между этими базами для правильной и синхронной работы с объектами, позволяющее создавать, заполнять, вести поиск информации в базах и производить сортировку, редактирование, пополнение, выдачу информации и прочих операций;
- визуализации информации, т.е. вывод информации на экран в виде картографического изображения или в виде таблиц, графиков, диаграмм, отображающих результаты анализа информации;
- работа с картографическим изображением – масштабирование, оформление изображения (цвет, тип линий и пр.), редактирование и т.д.;
- совместный анализ графической и тематической информации для выявления связи между объектами и явлениями, динамики развития тех или иных процессов.
Различают два типа ГИС по архитектуре:
- закрытые;
- открытые системы;
Закрытые ГИС – это законченный программный продукт, не допускающий модификации, развития новых функций.
Открытые снабжены средствами разработки приложений, которые позволяют создавать программы, что расширяет возможности ГИС.
Основные преимущества ГИС:
1) быстрота и легкость обновления и пополнения информации;
2) скорость получения картографического материала;
3) точность работ по измерению координат; ориентированию, измерению расстояний, площадей, уклонов и пр.;
4) наличие возможности анализа и моделирования пространственных данных и пользовательских приложений, что делает их незаменимыми при решении вопросов планирования, управления, проектирования инженерных сооружений, ведении земельного кадастра, охраны природы, научного прогнозирования и т.п.
Созданием ГИС занимаются многие зарубежные и отечественные фирмы и к настоящему времени разработано большое количество различных ГИС. В литературе по ГИС принято деление этих систем на два класса (или два уровня):
- к ГИС первого уровня относят наиболее мощные системы, ориентированные на использование рабочих станций, работу в сетях и с огромными объемами информации, поддерживающие много форматов обмена данными имеющие большой набор функций для анализа пространственных и всевозможных иных данных и большое количество приложений для использования ГИС в различных областях деятельности;
- ГИС второго уровня предназначены для работы на персональных компьютерах, поддерживают небольшое число обменных форматов, имеют ограниченный набор функций анализа данных и ограничения на объемы обрабатываемой информации.
Из ГИС первого уровня наибольшее распространение имеют ГИС MCI фирмы INTERGRAPH и ГИС ARC/INFO фирмы ESRI. Названные фирмы выпускают варианты своих ГИС, ориентированные как на использование на мощных компьютерах, так и на менее мощных.
Из характерных представителей ГИС второго уровня можно назвать такие как MapInfo фирмы Mapinfo Corporation, WINGIS фирмы PROGIS, CADDY фирмы Ziegler.
Техническое обеспечение ГИС подразделяется на техническое и программное.
Техническое (твердые изделия) включает комплекс аппаратных средств:
- персональный компьютер или рабочая станция (более мощный компьютер);
- внешние запоминающие устройства на гибких, жестких или оптических дисках. Наиболее предпочтительные из них оптические диски, позволяющие разместить на них большие объемы хранимой в ГИС информации;
- устройства ввода информации (сканер, дигитайзер);
- устройства вывода информации (принтер, плоттер);
- средства телекоммуникации для работы в сети. Программное обеспечение (мягкие изделия) содержит набор программ.
Основные понятия и определения
Основной информации в настоящее время является разработка и создание автоматизированных систем.
Под системой понимается множество взаимосвязанных прямо или косвенно элементов.
Автоматизированной информационной системой (АИС) называют организационно-техническую систему, использующую автоматизированные информационные технологии в целях обучения, информационно – аналитического обеспечения научно – инженерных работ и процессов управления. Информационные системы подразделяются на технические, информационно – аналитические, экономические.
К техническим относят АСНИ (автоматизированная система научных исследований), САПР (система автоматизированного проектирования), ГПС (гибкие производственные системы), РТК (робототехнические комплексы) и др.
Информационно – аналитические системы выполняют: АИС (автоматизированные справочно-информационные системы), БД (база данных); ЭС (экспертные системы), СтИС (статистические информационные системы) и др.
По уровню управления АИС подразделяют на:
- АИС операционного управления (оперативное управление);
- АИС для менеджеров среднего звена (тактическое управление);
- АИС руководящего персонала (стратегическое управление).
Типы информационных систем
Одно из основных назначений ГИС – поддержка принятия решений и управление. Как система управления ГИС позволяет принимать решения по оптимальному… Для принятия решений в ГИС концентрируется информация: СКИ (система… В информационной системе с пространственной локализацией данных (АИСПЛД) можно выделить:/1, 8, 9, 30, 31/
Основные характеристики пространственных объектов
Пространственные – определяют положение объекта в заданной системе координат. Такой тип данных называют позиционным. Основное требование к ним –… Временные – определяют время исследования объектов или зависимость изменения… Тематические – описывают свойства объекта. В качестве них могут выступать экономические, статистические, технические,…
Графическая информация ГИС, виды компьютерной графики
Выделяют два вида компьютерной графики – растровую и векторную.
Растровое изображение представляет собой массив отдельных точек (видеопикселов… Графические изображения записываются в файлы, хранятся и воспроизводятся из них. В зависимости от способа (формы)…
Вывод информации из ГИС
Результаты работы могут быть выведены на экран монитора; записаны на ВЗУ (диски, ленты) для хранения в данной ГИС; преобразованы в форматы данных,… Принтеры могут быть литерные, матричные, струйные, термографические,… Литерные воспроизводят только те символы, которые имеются в наборе литер данного принтера. Графические изображения…
Современные методы сбора информации,
Применяемые в геодезии
Традиционные методы съемки, применяемые в геодезии (теодолитная, нивелирная и пр.) требуют прямой видимости между наблюдательными пунктами… На съемку оказывают влияние погодные условия. Нельзя проводить съемку в темное… Перечисленные и другие факторы не оказывают влияния на результаты съемки при применении спутниковых технологий –…
Методы дальномерных измерений
В спутниковой геодезии находят двухсторонние и односторонние методы измерений.
На двухстороннем методе работают, к примеру, дальномерная система «SYLVANIA»… Основная измерительная величина время прохождения сигнала удвоенного расстояния между спутником и земной поверхностью…