1. Понятие о геоинформационных системах, Геоинформационная система
Термин также используется в более узком смысле — ГИС как инструмент (программный продукт), позволяющий пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например, высоту здания, адрес, количество жильцов.
ГИС включают в себя возможности систем управления базами данных (СУБД), редакторов растровой и векторной графики и аналитических средств и применяются в картографии, геологии, метеорологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике, обороне и многих других областях.
По территориальному охвату различают глобальные ГИС (global GIS), субконтинентальные ГИС, национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных, региональные ГИС (regional GIS), субрегиональные ГИС и локальные, или местные ГИС (local GIS).
ГИС различаются предметной областью информационного моделирования, к примеру, городские ГИС, или муниципальные ГИС, МГИС (urban GIS), ГИС недропользователя, горно-геологические ГИС, природоохранные ГИС (environmental GIS) и т. п.; среди них особое наименование, как особо широко распространённые, получили земельные информационные системы. Проблемная ориентация ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), среди них инвентаризация ресурсов (в том числе кадастр), анализ, оценка, мониторинг, управление и планирование, поддержка принятия решений. Интегрированные ГИС, ИГИС (integrated GIS, IGIS) совмещают функциональные возможности ГИС и систем цифровой обработки изображений (данных дистанционного зондирования) в единой интегрированной среде.
Полимасштабные, или масштабно-независимые ГИС (multiscale GIS) основаны на множественных, или полимасштабных представлениях пространственных объектов, обеспечивая графическое или картографическое воспроизведение данных на любом из избранных уровней масштабного ряда на основе единственного набора данных с наибольшим пространственным разрешением. Пространственно-временные ГИС (spatio-temporal GIS) оперируют пространственно-временными данными. Реализация геоинформационных проектов (GIS project), создание ГИС в широком смысле слова, включает этапы: предпроектных исследований, в том числе изучение требований пользователя и функциональных возможностей используемых программных средств ГИС, технико-экономическое обоснование, оценку соотношения «затраты/прибыль»; системное проектирование ГИС, включая стадию пилот-проекта, разработку ГИС; её тестирование на небольшом территориальном фрагменте, или тестовом участке, прототипирование, или создание опытного образца, или прототипа; внедрение ГИС; эксплуатацию и использование. Научные, технические, технологические и прикладные аспекты проектирования, создания и использования ГИС изучаются геоинформатикой.
Создание и ведение информационной системы обеспечения градостроительной ...
... достоверной информации, необходимой при регулировании градостроительной деятельности и защите прав, связанных с ее осуществлением. Создание системы информационного обеспечения регулирования градостроительной деятельности необходимо для решения задач: 1. формирования банков данных о состоянии, использовании и ...
1.1 «Данные», «информация», «знания» в геоинформационных системах
данными
информацией
знания
Информационные системы можно рассматривать как эффективный инструмент получения знаний.
1.2 Обобщенные функции ГИС-систем
Большинство современных ГИС осуществляют комплексную обработку информации.
Обобщенные функции ГИС-систем:
1. Ввод и редактирование данных;
2. Поддержка моделей пространственных данных;
3. Хранение информации;
4. Преобразование систем координат и трансформация картографических проекций;
5. Растрово-векторные операции;
6. Измерительные операции;
7. Полигональные операции;
8. Операции пространственного анализа;
9. Различные виды пространственного моделирования;
10. Цифровое моделирование рельефа и анализ поверхностей;
11. Вывод результатов в разных формах.
1.3 Классификация ГИС
ГИС системы разрабатываются с целью решения научных и прикладных задач по мониторингу экологических ситуаций, рациональному использованию природных ресурсов, а также для инфраструктурного проектирования, городского и регионального планирования, для принятия оперативных мер в условиях чрезвычайных ситуаций др.
классифицироваться по следующим признакам
По функциональным возможностям:
полнофункциональные
специализированные
информационно-справочные системы
архитектурным принципом их построения:
закрытые системы
открытые системы
По пространственному (территориальному) охвату
глобальные
общенациональные
региональные
локальные
По проблемно-тематической ориентации
общегеографические;
- экологические и природопользовательские;
отраслевые
По способу организации географических данных:
- векторные;
- растровые;
- векторно-растровые ГИС.
1.4 Источники данных и их типы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/gis-tehnologii-v-ekologii/
и сточников данных
картографические материалы
данные дистанционного зондирования
результаты полевых обследований территорий,
статистические данные
литературные данные
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/gis-tehnologii-v-ekologii/
В ГИС редко используется только один вид данных, чаще всего это сочетание разнообразных данных на какую-либо территорию.
2. Развитие ГИС-технологий
В современной литературе по геоинформационным технологиям выделяют три основных периода развития программно-аппаратных средств ГИС: пионерный, государственных инициатив, пользовательский (коммерческий).
Пионерный период:
Важные значения имели научные и теоретические работы в области географии и картографии по оценке пространственных взаимосвязей между геообъектами, а также изучение количественных методов в географии в странах — США, Канаде, Англии, Швеции (работы У. Гаррисона, Т. Хагерстранда, Г. Маккарти, Я. Макхарга).
Материальные носители информации и их развитие
... кабинетах, вычислительных центрах и банках данных скапливается информация, хранящаяся на носителях данных. Требования к хранению, равно как и объем хранимой информации с развитием человечества только увеличивается, а точное ... мере стандартизировались и заменялись знаками, обозначающими слова и слоги. Так возникла иероглифическая система ( от греч. "hieros"- священный и "glyphe" - то, что вырезано) ...
Прорывом в области создания геоинформационных систем и началом развития геоинформатики является разработка и создание Географической Информационной Системы Канады (Canada Geographic Information System, CGIS).
История которой начинается с 60-х годов прошлого века и по сей день эта крупномасштабная геоинформационная система развивается и поддерживается. Ведущим разработчиком ГИС Канады, или как называют его на родине «Отцом» ГИС считается Роджер Томлинсон, идеи и концептуальные и технологические разработки которого были успешно реализованы в ГИС.
ГИС Канады предназначалась:
1. В первую очередь, для изучения и анализа большого количества данных, которые имелись в Канадской службе земельного учета (Canada Land Inventory);
2. Во вторую очередь, для получения статистических данных о земле в целях дальнейшего применения этих данных при разработке планов землеустройства больших земельных площадей, предназначенных в основном для сельского и лесного хозяйства.
Для решения данных задач перед разработчиками ГИС требовалось создать классификацию земельных территорий, которые культивируются сельскохозяйственной, рекреационной, экологической, лесохозяйственной отрасли, и отобразить использования этих земель, с учетом их принадлежности к пользователям и владельцам.
На данном этапе от разработчиков требовалось найти решение ввода в систему исходных картографических и тематических геоданных. В связи с этим требовалось разработать и исследовать совершенно новую технологию, которая бы позволяла пользователям работать с большими массивами картографических и пользовательских данных. При этом пользователи должны были иметь возможность управлять данными и проводить расчеты.
Работа с широкоформатными планами (земельными и гидрографическими) проводилась с использованием специально спроектированным и созданным сканирующим прибором (устройством).
Разработчиками было принято совершенно новое решение о разделении картографической информации на тематические слои, с записью информации в «таблицах атрибутивных данных». Данная концепция заложила основы разделения геоинформации о местоположении объектов и информации об этих объектах, с созданием логически связанной файловой системой. Канадские ученые разработали функции и алгоритмы оверлейных операций с полигонами, расчет площадей и других показателей необходимых при работе с картографической информацией.
Гарвардская лаборатория компьютерной графики и пространственного анализа (Harvard Laboratory for Computer Graphics & Spatial Analysis) Массачусетского технологического института с 60 годов, также занималась исследованиями в области ГИС и имела большие концептуальные и практические наработки в области развития геоинформационных технологий, что позволило их использовать до 80-х годов прошлого столетия. Программные продукты ГИС Гарвардской лаборатории получили широкое распространение в мире и помогли заложить платформу для развития различных ГИС приложений. В этот период в лаборатории Дана Томлин разработала основы картографической алгебры, параллельно разработала и обосновала возможность применения программных средств Map Analysis Package — MAP, PMAP, aMAP. Созданный учеными и исследователями Гарвардской лаборатории OSU-MAP является свободно распространяемым программным продуктом ГИС.
Назначение и область применения полуавтоматической сварки под флюсом
... зданий и т.д. 1. Назначение и область применения полуавтоматической сварки под флюсом Механизированная сварка под флюсом является одним из основных способов сварки плавлением. Если в первые годы освоения ... Сварщик, держа наконечник, вручную перемещает его вдоль шва. Первоначально шланговые полуавтоматы предназначались для сварки открытой дугой голой электродной проволокой диаметром 4-5 мм. Работа ...
Упорство и большие результаты в исследовании ГИС позволили Гарвардской лаборатории быть лидером области информационной картографирования и предложенные ими картографические модели данных, картографический метод исследований, картографические способы работы с картографической и пользовательской информации находят применения и в настоящее время при разработка современных ГИС.
Период государственных инициатив:
Увеличивается количество государственных институтов в области геоинформационных технологий, при снижении роли и заслуг отдельных исследователей и небольших групп.
В США, в научных кругах того времени, активно обсуждались вопросы применения ГИС при обработке и представлении данных Национальных переписей населения (U.S. Census Data).
Была поставлена задача перед специалистами о разработки методики, позволяющей вести географическую «привязку» данных переписи. Главной концептуальной проблемой была задача перевода адресов проживания граждан, указанных в их анкетах, в географические координаты, для последующего формирования электронной карты страны с учетом данных переписи населения.
В связи с этим перед Национальным бюро переписи США (U.S. Census Bureau) ставиться вопрос о разработке совершенно нового подхода к переписи населения, с учетом географического проживания граждан страны.
Результатом работы является перепись населения США в 1970 г, которая была проведена с учетом применения геоинформационной системы.
Для этого специалисты разработали специальный формат представления картографических данных DIME (Dual Independent Map Encoding), который включил прямоугольные координаты перекрёстков, разбивающих улицы на отдельные области картографических полей. Алгоритмы обработки и представления картографических данных были взяты с ГИС Канады и Гарвардской лаборатории и представлены в виде программного продукта POLYVRT, позволяющий провести перевод (конвертирование) адресов граждан в координаты, представленным графическим сегментом улицы.
Разработка и апробация результатов при государственной поддержки и обновление DIME-файлов позволило увеличить рост исследовательских работ в области использования ГИС, которые основывалась на базах данных уличных сетей.
По мимо применения ГИС в землепользовании и переписи населения исследуются вопросы работы систем навигации с картографической поддержкой при управлении городском транспортом и в других целях, где необходима точна привязка объекта к картографическим данным.
Использование ГИС при переписи населения в США позволили создать атласы нескольких крупных городов США и упрощенных электронных карт для торговых и транспортных компаний.
Пользовательский (коммерческий) период:
Для этого периода характерно массовая коммерческая эксплуатация программных продуктов и приложений ГИС.
Реферат форматы баз данных в автоматизированных библиографических системах
... центр военной разведки. Директорат информационных служб и систем. Отвечает за составление информационных баз данных, автоматизированную пересылку информации потребителям, ведает разведывательными архивами. На сегодняшний день в РУМО работают свыше 7000 военных и ...
Использование ГИС и баз данных с учетом применения сетевых технологий, систем навигации позволило выпустить на пользовательский рынок большое количество программных продуктов ГИС поддерживающих индивидуальную работу с картографическими данными на ПЭВМ и при применении в государственных и коммерческих организациях. Бурное развитее средств вычисления и персональных ЭВМ сделало доступными программные и аппаратные средства, сетевые информационные ресурсы широкому кругу специалистов-прикладников.
Ярким примером, является разработка программного продукта ГИС ARC/INFO исследовательского института экологических систем (Environmental Systems Research Institute, ESRI Inc).
В программе ARC/INFO были применены правила раздельного представления геометрической (картографической) и атрибутивной информации, при этом хранение и работа с атрибутивной информацией осуществлялась в виде таблиц (INFO), а для хранения и работы с графическими объектами в виде дуг (ARC).
Разработчикам ARC/INFO удалось создать первый программный продукт с ГИС, который эффективно применяется на ПЭВМ и доступен для разных технических платформ и операционных систем.
Еще одним примером отличной коммерческой реализации в области производства аппаратно-программных средств для ГИС стал и до сих пор является Intergraph Corp. Успехи фирмы в области применения ГИС были связаны были связаны с реализацией в интересах вооруженных сил США систем управления ракетами в реальном времени. Заслугой фирмы Intergraph Corp. Является также создание системы интерактивного картографирования для управления территориями.
В настоящее время период пользовательского (коммерческого) развития ГИС очень активно продолжается. Общемировой объем продаж в области ГИС оценивается более 9 млрд. долларов США в год. ГИС-технологии являются незаменимыми инструментами проводимых исследований в области в различных областях деятельности человека.
За уникальную способность ГИС работать с данными о географической поверхности даже стали использоваться при изучении космического пространства.
3. Использование ГИС в экологии
Экологические проблемы часто требуют незамедлительных и адекватных действий, эффективность которых напрямую связана с оперативностью обработки и представления информации. При комплексном подходе, характерном для экологии, обычно приходится опираться на обобщающие характеристики окружающей среды, вследствие чего, объемы даже минимально достаточной исходной информации, несомненно, должны быть большими. В противном случае обоснованность действий и решений вряд ли может быть достигнута. Однако простого накопления данных тоже, к сожалению, недостаточно. Эти данные должны быть легко доступны, систематизированы в соответствии с потребностями. Хорошо, если есть возможность связать разнородные данные друг с другом, сравнить, проанализировать, просто просмотреть их в удобном и наглядном виде, например, создав на их основе необходимую таблицу, схему, чертеж, карту, диаграмму. Группировка данных в нужном виде, их надлежащее изображение, сопоставление и анализ целиком зависят от квалификации и эрудированности исследователя, выбранного им подхода интерпретации накопленной информации. На этапе обработки и анализа собранных данных существенное, но отнюдь не первое, место занимает техническая оснащенность исследователя, включающая подходящие для решения поставленной задачи аппаратные средства и программное обеспечение. В качестве последнего во всем мире все чаще применяется современная мощная технология географических информационных систем.
Принципы организации и этапы разработки комплексной системы защиты информации
... другом и с окружающей средой объекта. Совокупность связей образует структуру системы. Система имеет алгоритм ... доступ к защищаемой информации и обеспечивающих физическую сохранность ее носителей. Организация - это совокупность ... анализа лежат четкая формулировка цели исследования; постановка задачи по реализации этой цели и определение критерия эффективности решения задачи; ) разработка ...
ГИС имеет определенные характеристики, которые с полным правом позволяют считать эту технологию основной для целей обработки и управления информацией. Средства ГИС намного превосходят возможности обычных картографических систем, хотя естественно, включают все основные функции получения высококачественных карт и планов. В самой концепции ГИС заложены всесторонние возможности сбора, интеграции и анализа любых распределенных в пространстве или привязанных к конкретному месту данных. Если необходимо визуализировать имеющуюся информацию в виде карты, графика или диаграммы, создать, дополнить или видоизменить базу данных, интегрировать ее с другими базами — единственно верным путем будет обращение к ГИС. В традиционном представлении возможные пределы интеграции разнородных данных искусственно ограничиваются. Близким к идеалу считают, например, возможность создания карты урожайности полей путем объединения данных о почвах, климате и растительности. ГИС позволяет пойти значительно дальше. К вышеприведенному набору данных можно добавить демографическую информацию, сведения о земельной собственности, благосостоянии и доходах населения, объемах капитальных вложений и инвестиций, зонировании территории, состоянии хлебного рынка и т.д. В результате появляется возможность напрямую определить эффективность запланированных или проводящихся мероприятий по сохранению природы, их влияние на жизнь людей и экономику сельского хозяйства. Можно пойти еще дальше и, добавив данные о распространении заболеваний и эпидемий, установить, есть ли взаимосвязь между темпами деградации природы и здоровьем людей, определить возможность возникновения и распространения новых заболеваний. В конечном счете, удается достаточно точно оценить все социально-экономические аспекты любого процесса, например, сокращения площади лесных угодий или деградации почв.
Деградация среды обитания., Загрязнение., Землевладение., Охраняемые, Неохраняемые, Восстановление, Экологическое, Экотуризм.
4. Характеристика современных средств и методов, используемых для осуществления наблюдений с применением ГИС-технологий
В последнее время во всем мире и в России наблюдаются процессы, которые во многом отражают современные тенденции развития общества.
Они связаны с широким внедрением информационных технологий и информационных услуг, проникающих во все сферы человеческой деятельности. На Западе давно признано, что человечество вступило в информационный этап своего развития. И этот этап, по оценкам специалистов, оказывает огромное влияние на изменение современного человеческого бытия и человеческого развития. Подтверждением этому была и встреча глав государств большой «восьмерки» на Окинаве, где информационным технологиям и их влиянию на современный мир было отведено самое большое внимание.
Использование информационных технологий в системах управления
... требования окружающей среды. Система внутриорганизационных информационных связей обеспечивает учет воздействия свойств внутренней среды н работу организации. Указанные свойства объективно определяют ведущую роль информации в развитии организации. Актуальность темы курсовой работы. Чем ...
Информационные технологии, включают в себе работу с огромными массивами информации, оперативность и доступность, широкое распространение и масштабируемость в разных условиях. Все это приводит к тому, что большое число специалистов и пользователей из различных направлений и областей деятельности, в той или иной мере их освоили или находятся на стадии освоения и внедрения в свою работу.
Кроме этого, этот процесс, помимо специальных областей, идет и в других сферах человеческой деятельности. И в первую очередь хотелось бы отметить сферу образования, в которой задействовано сотни миллионов людей во всем мире.
Особенность этого процесса здесь заключается как в адаптации и переподготовке уже сложившихся специалистов к информационным технологиям, так и в подготовке и воспитании нового поколения людей, входящих в трудовую жизнь, начинающих ее именно в информационный этап и получающих представление о мире в целом и о современных информационных технологиях в частности. И их воззрения, их отношение к происходящему в мире и внутри него, их подходы, отличаются в значительной мере и новым мировоззрением.
А вернее, изначально закладывающимися его основами. И порой тем, кто еще только адаптируется к новым условиям, но имеет старый багаж знаний и представлений и старое видение, не всегда оно понятно.
На этом фоне, в современных условиях, представляется интересным рассмотреть развитие географических информационных систем и ГИС-технологий и тех тенденции, с которыми им приходится сталкиваться в современных условиях. ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации. Ключевыми компонентами являются: инструменты для ввода и оперирования географической информацией;
- система управления базой данных (DBMS или СУБД(Приложение-1));
- инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации (отображения);
- графический пользовательский интерфейс (GUI или ГИП) для легкого доступа к инструментам и функциям
5. Применение ГИС-технологий в мониторинге загрязнения природной среды
В общем определении под мониторингом понимается система наблюдения оценки и прогнозирования изменений, которые происходят в окружающей среде под влиянием хозяйственной деятельности человека.
Согласно законодательству РФ — мониторинг окружающей природной среды — это продолжительные наблюдения за состоянием окружающей среды, а именно — ее загрязнением, происходящими в ней явлениями природы, и соответственно оценка и прогноз состояния окружающей природной среды.
В основе государственного мониторинга окружающей среды в РФ лежат данные мониторинга состояния атмосферного воздуха, поверхностных вод и почвенного покрова, проводимого подразделениями Росгидромета. Результаты анализа данных наблюдений и выводы о сохранении высоких уровней загрязнения атмосферного воздуха в городах РФ и поверхностных вод многих водных объектов являются важным элементом информационной поддержки государственного надзора и контроля за источниками выбросов и сбросов вредных веществ в природную среду. Данные мониторинга обрабатываются и анализируются по отдельным природным средам. В связи с этим нерешенным и актуальным остается вопрос комплексной оценки состояния загрязнения окружающей природной среды в целом по России и по отдельным ее субъектам и федеральным округам.
Мониторинг состояния атмосферного воздуха
... мониторинга окружающей среды и развития в ней непосредственного мониторинга атмосферного воздуха. С 1991 г. Центр по изучению и контролю загрязнения природной среды функционирует как Республиканский центр радиационного контроля и мониторинга природной среды. ... воздуха». Данный правовой акт регулирует деятельность структур, изучающих атмосферный воздух и увеличивает контроль за данным природным ...
По мере расширения и углубления природоохранных мероприятий одной из основных сфер применения ГИС становится слежение за последствиями предпринимаемых действий на локальном и региональном уровнях. Источниками обновляемой информации могут быть результаты наземных съемок или дистанционных наблюдений с воздушного транспорта и из космоса. Использование ГИС эффективно и для мониторинга условий жизнедеятельности местных и привнесенных видов, выявления причинно-следственных цепочек и взаимосвязей, оценки благоприятных и неблагоприятных последствий предпринимаемых природоохранных мероприятий на экосистему в целом и отдельные ее компоненты, принятия оперативных решений по их корректировке в зависимости от меняющихся внешних условий.
