• Definice geografického informačního systému GIS. Geografický informační systém

    Použití GIS pro řešení různých problémů, v různých organizačních schématech a s různými požadavky, vede k různým přístupům k procesu navrhování GIS.

    Proces navrhování GIS má pět hlavních fází.

    1. Analýza systému rozhodování. Proces začíná identifikací všech typů rozhodnutí, která vyžadují informace. Je třeba vzít v úvahu potřeby každé úrovně a funkční oblasti.

    2. Analýza požadavků na informace. Určuje, jaký typ informací je potřeba pro každé rozhodnutí.

    3. Agregace rozhodnutí, tzn. seskupení úkolů, které k rozhodování vyžadují stejné nebo výrazně se překrývající informace.

    4. Návrh procesu zpracování informací. Na tuto fázi vyvíjí se skutečný systém pro shromažďování, ukládání, přenos a úpravu informací. Je třeba vzít v úvahu schopnost personálu používat výpočetní techniku.

    5. Návrh a řízení systému. Nejdůležitější fází je vytvoření a implementace systému. Výkon systému se posuzuje z různých pozic, v případě potřeby se provádějí úpravy. Každý systém bude mít nedostatky, a proto musí být flexibilní a přizpůsobitelný.

    Geoinformační technologie jsou navrženy tak, aby automatizovaly mnoho pracovně náročných operací, které dříve vyžadovaly od člověka velké časové, energetické, psychologické a jiné náklady. Různé stupně technologického řetězce však umožňují větší či menší automatizaci, která může do značné míry záviset na správné formulaci počátečních úkolů.

    V prvé řadě se jedná o formulaci požadavků na použité informační produkty a výstupní materiály získané zpracováním. Patří sem požadavky na tisk map, tabulek, seznamů, dokumentů; vyhledávat dokumenty atd. Výsledkem je dokument s podmíněným názvem " Společný seznam vstupní data".

    Dalším krokem je stanovení priorit, pořadí tvorby a hlavních parametrů (územní pokrytí, funkční pokrytí a objem dat) vytvářeného systému. Dále jsou stanoveny požadavky na používaná data s ohledem na maximální možnosti jejich aplikace.

    PŘEDNÁŠKA 10. KONCEPCE A POŽADAVKY GIS

    Typy GIS

    Geografický informační systém (GIS) je systém pro správu, analýzu a zobrazování geografických informací. Geografické informace jsou reprezentovány jako série geografických datových sad, které modelují geografické prostředí prostřednictvím jednoduchých zobecněných datových struktur. GIS obsahuje sady nástrojů pro práci s geografickými daty.

    Geografický informační systém podporuje několik pohledů pro práci s geografickými informacemi:

    1. Typ geodatabáze: GIS je prostorová databáze obsahující soubory dat, které představují geografické informace v kontextu obecný model GIS data (vektorové prvky, rastry, topologie, sítě atd.)

    2. Geovizualizační pohled: GIS je sbírka inteligentních map a dalších pohledů, které ukazují prvky a vztahy mezi prvky na zemském povrchu. Lze postavit odlišné typy mapy a lze je použít jako „okna do databáze“ pro podporu dotazování, analýzy a úpravy informací.

    3. Druh geografického zpracování: GIS je sada nástrojů pro odvozování nových geografických datových sad z existujících datových sad. Funkce pro prostorové zpracování dat (geoprocessing) extrahují informace z existujících datových sad, aplikují na ně analytické funkce a zapisují výsledky do nových odvozených datových sad.

    V software ESRI ® ArcGIS ® tyto tři typy GIS jsou reprezentovány katalogem (GIS jako kolekce geodatových sad), mapou (GIS jako inteligentní mapový pohled) a toolboxem (GIS jako kolekce nástrojů pro zpracování prostorových dat). Všechny jsou nedílnou součástí kompletního GIS a jsou ve větší či menší míře využívány ve všech GIS aplikacích.

    Rýže. 1.

    Pohled na geodatabázi

    GIS je speciální typ databáze o světě kolem nás - geografická databáze (geodatabáze). Srdcem GIS je strukturovaná databáze, která geograficky popisuje svět.

    Pojďme přinést krátká recenze některé klíčové principy, které jsou důležité pro pochopení geodatabází.

    Geografické znázornění

    Při navrhování geodatabáze GIS uživatelé určují, jak budou různé funkce reprezentovány. Například parcely jsou obvykle reprezentovány jako polygony, ulice jako osy, studny jako body a tak dále. Tyto prvky jsou seskupeny do tříd prvků, kde každá sada má jednu geografickou reprezentaci.

    Každá datová sada GIS poskytuje prostorovou reprezentaci některých aspektů světa, včetně:

    · Seřazené sady vektorových objektů (množiny bodů, čar a polygonů)

    rastrové datové sady jako např digitální modely reliéf nebo obrázek

    Prostorové sítě

    Topografie oblasti a dalších povrchů

    Průzkumné datové sady

    Jiné typy dat, jako jsou adresy, názvy míst, mapové informace

    GIS (zkratka pro "geografické informační systémy") - počítačové systémy, což umožňuje zobrazení dat na obrazovce v v elektronické podobě. Obrázky GIS jsou mapy nové generace.

    Zeměpis na obrazovce

    Kromě geografických a jiných dat z oblasti statistiky, demografie apod. lze takové mapy dodat s různými typy analytických operací, které jsou pro staré papírové nosiče nedostupné.

    Technická podpora pro elektronické mapy existuje ve formě obrovského množství analytických nástrojů, editačních nástrojů a rozsáhlých databází. Při jejich tvorbě a používání se podílí mnoho moderních nástrojů – od skenerů až po vesmírné družice, které pořizují snímky zemského povrchu.

    Informace získané pomocí nových technologií využívají nejen geografové, ale také v prostředí obchodu, stavebnictví, marketingu a veřejné správy. I hospodyňky vědí, co jsou geografické informační systémy. A docela úspěšně používají elektronické karty!

    GIS - definice a základní pojmy

    Co přesně tento pojem znamená? Geoinformační systémy(GIS) - název systémů, jejichž účelem je shromažďovat, ukládat a analyzovat data prostorového charakteru a také jejich grafickou vizualizaci. GIS patří k nové generaci počítačových technologií. Věda, která studuje aplikovaná a technické aspekty práce s GIS, - geoinformatika.

    GIS je úspěšnou kombinací databázových schopností (dotazy, analytika) a prostorové vizualizace charakteristické pro mapy. Data jsou v takovém systému ukládána pomocí tematických vrstev vázaných na geografickou polohu. GIS pracuje s rastrovými i vektorovými daty, takže s jejich pomocí lze efektivně vyřešit jakýkoli úkol související s prostorovými informacemi.

    Čím se liší

    NA charakteristické vlastnostiže geoinformační systém disponuje, zahrnuje pokročilou analytiku, práci s obrovskými poli informací, dostupnost speciálních nástrojů pro zpracování prostorových dat.

    Jejich hlavními výhodami je uživatelská přívětivost (3D data jsou nejsnáze vnímatelná), schopnost integrovat informace nashromážděné z různých zdrojů a vytvořit jedno pole pro společné použití.

    Dále - automatická analýza geoprostorových dat a reportu, využití interpretace leteckých a kosmických snímků, dříve vytvořených schémat a terénních plánů, což řádově zvyšuje efektivitu aplikace. Výrazná úspora časových prostředků a schopnosti tvořit 3D modely geografických objektů.

    Hlavní úkoly

    Funkce GIS jsou série operací pro:

    • vstup dat ( digitální mapy generováno automaticky)
    • správa dat (všechny jsou uloženy s možností dalšího zpracování a použití),
    • jejich požadavek a analýza porovnáním různých parametrů,
    • vizualizace přijímaných a zpracovávaných dat ve formě interaktivních map.

    Zprávy o každém objektu mohou mít formu grafu, tabulky nebo 3D obrázku.

    Schopnosti GIS

    S pomocí systému GIS, možná definice na daném území přítomnost, množství a relativní polohu všech dostupných objektů. Kromě toho se používá např. k analýze geoprostorových dat charakterizujících hustotu osídlení apod. a zjišťování různých změn v čase.

    Pomocí GIS systémů bylo možné nasimulovat očekávanou situaci týkající se např. přístavby nového objektu - silnice, obytné čtvrti apod.

    GIS - klasifikace

    Existuje několik klasifikací těchto systémů. Pokud jsou rozděleny podle principu pokrytí území, pak lze každý GIS přiřadit ke globálním, subkontinentálním, národním, regionálním, subregionálním, ale i lokálním či lokálním systémům.

    Na základě úrovně řízení se tyto systémy skládají z federálních, regionálních, obecních a podnikových.

    Vyznačují se také funkčností. GIS (zkratce rozumí velké množství uživatelů) může být plnohodnotný i specializovaný, určený k řešení určitých problémů – například prohlížení dat, jejich zadávání a zpracování.

    V závislosti na předmětné oblasti lze GIS klasifikovat jako kartografické, geologické, environmentální a také městské nebo městské.

    Integrované geografické informační systémy jsou takové, ve kterých se kromě standardní funkčnost, je možné digitálně zpracovávat snímky. Kompletní GIS reprodukuje data v libovolném zvoleném měřítku. Časoprostorové systémy umožňují provozovat informace v minulém nebo budoucím čase.

    Kde se používají GIS?

    GIS je všestranný nástroj se širokou škálou aplikací. Co přesně?

    • Typickou oblastí jejich využití je pozemková správa, zpracování katastru, výpočet výměr a vymezování pozemků. Právě k řešení takových problémů vznikly první takové systémy.
    • Další oblastí je správa zařízení průmyslové infrastruktury, jejich účetnictví, plánování a inventarizace. Vytvoření a umístění sítě objektů za konkrétním účelem - obchody, čerpací stanice atp.
    • Inženýrské průzkumy a plánování v oblasti architektury a stavebnictví, řešení problémů rozvoje území a optimalizace jeho infrastruktury.
    • Tvorba tematických map.
    • Řízení všech druhů dopravy - od pozemní po vodní a vzdušnou.

    Ostatní oblasti

    Aktivity na ochranu přírody, environmentální aktivity, plánování a řízení přírodních zdrojů, monitoring životního prostředí, modelování environmentálních procesů.

    Oblast geologie a těžebního průmyslu. S pomocí GIS bylo možné vypočítat zásoby nerostů na základě vzorků průzkumných vrtů a modelování struktury ložiska.

    Další vývoj

    Ze 70. let. díky vládní podpoře se objevily pilotní projekty o využití GIS v navigačních systémech a likvidaci odpadků, dopravě atd.

    Od 80. let začalo období rozvoje na komerční bázi. Trh je plný softwarových nástrojů, objevily se různé aplikace, počet uživatelů, kteří se naučili, co jsou technologie GIS, převýšil počet profesionálních profesionálů.

    V současné době, kterou lze nazvat uživatelským obdobím, se díky velké konkurenci mezi výrobci podařilo vytvořit tematické skupiny spotřebitelé, telekonference, utváření jednotné globální geostruktury.

    O perspektivách GIS

    Za novou etapu evoluce ve vývoji GIS lze považovat vznik geodesignu, který je nyní vyžadován všude - od oblasti využití území a ochrany přírody až po plánování nové infrastruktury a stavebních projektů, jakož i v oblasti údržby inženýrských sítí atd.

    Budoucnost patří GIS technologiím obsahujícím principy umělé inteligence. Moderní GIS jsou nejnovějším počítačovým vývojem založeným na využití kosmického a leteckého snímkování, které slouží k realizaci globálních vládních programů.

    Systémy GIS se nyní vyvíjejí nebývalým tempem a z komerčního hlediska patří mezi nejzajímavější řešení. V Rusku se dnes jejich vývojem a implementací zabývá asi 200 různých organizací, což nám umožňuje mluvit o konkurenci se západními výrobci. Nikomu již není tajemstvím, že za novými technologiemi se skrývají obrovské vyhlídky založené na dalším rozvoji počítačových prostředků pro zpracování informací.

    , ekonomika , obrana .

    Podle územního pokrytí se rozlišují globální GIS (globální GIS), subkontinentální GIS, národní GIS, často se statutem státní, regionální GIS (regionální GIS), subregionální GIS a místní, případně lokální GIS (lokální GIS).

    GIS jsou jiné předmětová oblast informační modelování, například městský GIS, nebo městský GIS, MGIS (městský GIS), environmentální GIS (environmentální GIS) Šablona: Nobr ; mezi nimi zvláštní název, který byl zvláště rozšířen, dostal pozemní informační systémy. Problémová orientace GIS je určena úkoly, které řeší (vědecké i aplikované), mezi něž patří inventarizace zdrojů (včetně inventarizace), analýza, hodnocení, monitorování, řízení a plánování, podpora rozhodování. Integrovaný GIS, IGIS (integrated GIS, IGIS) spojuje funkčnost GIS a systémů digitální zpracování obrázky (data vzdáleného snímání) v jediném integrovaném prostředí.

    Víceškálové nebo na měřítku nezávislé GIS (multiscale GIS) jsou založeny na vícenásobných nebo víceúrovňových reprezentacích prostorových objektů (vícenásobné zobrazení, víceúrovňové zobrazení), které poskytují grafickou nebo kartografickou reprodukci dat v jakékoli ze zvolených úrovní měřítka na základě jediného souboru dat. s nejvyšším prostorovým rozlišením. Časoprostorové GIS (spatio-temporal GIS) pracují s časoprostorovými daty. Realizace geoinformačních projektů (projekt GIS), tvorba GIS v širokém slova smyslu, zahrnuje následující etapy: předprojektové studie (studie proveditelnosti), včetně studie uživatelských požadavků (uživatelských požadavků) a funkčnosti použitého softwaru GIS, studie proveditelnosti, posouzení poměru „náklady / zisky“ (náklady / přínosy); Návrh systému GIS (návrh GIS), včetně fáze pilotního projektu (pilotní projekt), vývoj GIS (vývoj GIS); jeho testování na malém územním fragmentu nebo testovací oblasti (test area), prototypování nebo vytváření prototypu nebo prototypu (prototyp); Implementace GIS (implementace GIS); provoz a použití. Vědecké, technické, technologické a aplikované aspekty návrhu, tvorby a použití GIS studuje geoinformatika.

    Úkoly GIS

    • Vstup dat. Pro použití v GIS musí být data převedena na vhodná digitální formát(digitalizované). V moderních GIS lze tento proces automatizovat pomocí technologie skeneru, nebo s malým množstvím práce zadávat data pomocí digitizéru.
    • Manipulace s daty (například škálování).
    • Správa dat. V malých projektech mohou být geografické informace ukládány ve formě běžných souborů a s nárůstem objemu informací a nárůstem počtu uživatelů se k ukládání, strukturování a správě dat používá DBMS.
    • Dotazování a analýza dat - získávání odpovědí na různé otázky (např. komu patří tento pozemek? Jak daleko od sebe jsou tyto objekty? Kde se nachází tato průmyslová zóna? Kde je kde postavit nový dům? Jaká je hlavní typ půdy pod smrkovými lesy Jak stavba ovlivní dopravu nová silnice?).
    • Vizualizace dat. Například prezentace dat ve formě mapy nebo grafu.

    Schopnosti GIS

    GIS zahrnuje možnosti DBMS, rastrové a vektorové grafické editory a analytické nástroje a používá se v kartografii, geologii, meteorologii, managementu krajiny, ekologii, obecní samospráva, doprava, ekonomika, obrana. GIS umožňuje řešit širokou škálu úloh – ať už se jedná o analýzu takových globální problémy přelidnění, znečišťování území, zmenšování lesních pozemků, přírodní katastrofy, ale i řešení soukromých problémů, např. nejlepší trasa mezi body, výběr optimálního umístění nové kanceláře, hledání domu na jeho adrese, položení potrubí na zem, různé komunální úkoly.

    GIS systém umožňuje:

    • určit, jaké objekty se na daném území nacházejí;
    • určit polohu objektu (prostorová analýza);
    • provést analýzu hustoty rozšíření na území nějakého jevu (například hustoty osídlení);
    • určit dočasné změny v určité oblasti);
    • simulovat, co se stane, když provedete změny v umístění objektů (například když přidáte novou silnici).

    GIS klasifikace

    Podle oblasti:

    • globální GIS;
    • subkontinentální GIS;
    • národní GIS;
    • regionální GIS;
    • subregionální GIS;
    • místní nebo místní GIS.

    Podle úrovně řízení:

    • federální GIS;
    • regionální GIS;
    • obecní GIS;
    • firemní GIS.

    Podle funkčnosti:

    • plnohodnotný;
    • GIS pro prohlížení dat;
    • GIS pro zadávání a zpracování dat;
    • specializovaný GIS.

    Podle oborů:

    • kartografický;
    • geologický;
    • městský nebo obecní GIS;
    • environmentální GIS atd.

    Pokud má systém kromě funkčnosti GIS možnosti digitálního zpracování obrazu, pak se takové systémy nazývají integrované GIS (IGIS). Víceúrovňové nebo na měřítku nezávislé GIS jsou založeny na vícenásobné nebo víceúrovňové reprezentaci prostorových objektů, poskytující grafickou nebo kartografickou reprezentaci dat v libovolné ze zvolených úrovní měřítka na základě jediné datové sady s nejvyšším prostorovým rozlišením. Časoprostorové GIS pracují s časoprostorovými daty.

    Aplikace GIS

    • Pozemkové hospodářství, pozemkové katastry. Pro řešení problémů, které mají prostorovou referenci, začali vytvářet GIS. Typickými úkoly jsou sestavování soupisů, klasifikačních map, určování výměry pozemků a hranic mezi nimi atd.
    • Inventarizace, účetnictví, plánování umístění objektů distribuované výrobní infrastruktury a jejich správa. Například ropné a plynárenské společnosti nebo společnosti, které provozují energetickou síť, systém čerpacích stanic, prodejen atp.
    • Projektování, inženýrské průzkumy, plánování ve stavebnictví, architektura. Takové GIS umožňují řešit celou škálu úkolů pro rozvoj území, optimalizaci infrastruktury rozestavěného území, potřebné množství techniky, sil a prostředků.
    • Tematické mapování.
    • Řízení pozemní, letecké a vodní dopravy. GIS umožňuje řešit problémy se správou pohyblivých objektů za předpokladu daný systém vztahy mezi nimi a pevnými předměty. Kdykoli můžete zjistit, kde se vozidlo nachází, vypočítat zatížení, optimální trajektorii, čas příjezdu atd.
    • Management přírodních zdrojů, ochrana životního prostředí a ekologie. GIS pomáhá zjišťovat aktuální stav a zásoby pozorovaných zdrojů, modeluje procesy v přírodním prostředí a provádí environmentální monitoring území.
    • Geologie, nerostné suroviny, těžební průmysl. GIS provádí výpočty zásob nerostů na základě výsledků vzorků (průzkumné vrty, zkušební jámy) se známým modelem procesu vzniku ložiska.
    • Nouzové situace. GIS slouží k předvídání mimořádných situací (požáry, povodně, zemětřesení, proudění bahna, hurikánů), výpočet stupně potenciálního nebezpečí a rozhodování o poskytnutí pomoci, výpočet potřebného počtu sil a prostředků k odstranění mimořádných situací, výpočet optimálních tras do místo katastrofy, odhadnout způsobenou škodu.
    • Válčení. Řešení široké škály specifických úloh souvisejících s výpočtem zón viditelnosti, optimálních tras pro pohyb po nerovném terénu, zohlednění protiakci atd.
    • Zemědělství. Prognózování výnosů a zvyšování produkce zemědělských produktů, optimalizace jejich dopravy a marketingu.

    Zemědělství

    Před začátkem každého vegetačního období musí zemědělci učinit 50 zásadních rozhodnutí: co pěstovat, kdy zasít, zda použít hnojivo atd. Kterékoli z nich může ovlivnit výnosy a konečné výsledky. Dříve se zemědělci takto rozhodovali na základě minulých zkušeností, tradice nebo dokonce rozhovorů se sousedy a dalšími známými. Zemědělství dnes generuje více georeferenčních dat než většina jiných průmyslových odvětví. Data pocházejí z různých zdrojů: strojová telemetrie, meteorologické stanice, pozemní senzory, vzorky půdy, pozemní sledování, satelity a drony. S pomocí GIS mohou zemědělské společnosti shromažďovat, zpracovávat a analyzovat data za účelem maximalizace zdrojů, sledování bezpečnosti plodin a zvyšování výnosů.

    Doprava a logistika

    Stěhování lidí a věcí často přináší obrovské logistické problémy. Představte si nemocnici, která chce poskytovat svým pacientům určitý čas nejlepší a nejrychlejší cesta domů nebo do těla místní samospráva kdo chce organizovat optimální trasy autobusy a lehká železnice, nebo výrobce, který chce své produkty dodávat co nejefektivněji a nejhospodárněji, nebo ropná společnost, která plánuje pokládku potrubí. V každém z těchto případů je pro přijímání informovaných obchodních rozhodnutí vyžadována analýza dat o poloze.

    Energie

    Při průzkumu energetických zdrojů se využívají satelitní fotografie, geologické mapy zemského povrchu a dálkový průzkum nádrží k určení ekonomické proveditelnosti těžby v konkrétní oblasti. Energetické společnosti využívat obrovské množství geografických dat, protože průmyslové senzory jsou nyní instalovány všude: laserové senzory v letadlech, senzory na povrchu země při vrtání studní, monitory potrubí atd. Mapování a prostorová analýza poskytují potřebné znalosti pro rozhodování v souladu s regulačními požadavky na výběr místa a lokalizaci zdrojů.

    Maloobchodní

    S tím, jak spotřebitelé stále více používají chytré telefony a nositelná zařízení, mohou tradiční maloobchodníci využívat geoprostorové technologie, aby si udělali lepší obrázek o minulém a současném chování nakupujících. Vzhledem k tomu, že geoprostorová data nejsou jen o poloze, jde o data související s polohou, jako jsou demografické údaje nakupujících nebo informace o tom, kde lidé v obchodě tráví nejvíce času. Všechny tyto údaje lze využít při výběru místa pro prodejnu, určení sady zboží a jeho umístění atd.

    Obrana a zpravodajství

    Geoprostorová technologie změnila vojenské a zpravodajské operace v jakékoli části světa, kde jsou rozmístěny vojenské kontingenty. Velitelé, analytici a další odborníci potřebují k řešení svých problémů přesná data GIS. GIS pomáhá vyhodnocovat situaci (vytváří kompletní vizuální reprezentaci taktických informací), provádět operace na zemi (zobrazuje terénní podmínky, nadmořské výšky, trasy, vegetační pokryv, objekty a sídla), ve vzduchu (přenáší údaje o počasí a viditelnosti pilotům; řídí jednotky a zásoby, určuje cíl) a na moři (ukazuje proudy, výšku vln, příliv a odliv a počasí).

    federální vláda

    Včasná a přesná geoprostorová inteligence je zásadní pro rozhodování federálních agentur odpovědných za bezpečnost a zabezpečení, infrastrukturu, řízení zdrojů a kvalitu života. GIS vám umožňuje organizovat bezpečnost a zabezpečení operační podpora, koordinace obrany, reakce na přírodní katastrofy, akce vymáhání práva, národní bezpečnostní agentury a pohotovostní služby. Pokud jde o infrastrukturu, GIS pomáhá spravovat zdroje a aktiva vyhrazená pro dálnice, přístavy, veřejná doprava a letiště. Federální úřady také používají GIS k lepšímu pochopení současných a historických dat potřebných pro řízení zemědělství, lesnictví, těžby, vody a dalších přírodních zdrojů.

    Místní úřady

    Místní úřady přijímají každodenní rozhodnutí, která přímo ovlivňují obyvatele a návštěvníky. Počínaje opravou silnice a utility a konče oceňováním pozemků a rozvojem území – všude se používají mapové aplikace k analýze a interpretaci GIS dat. Kromě toho se populace a krajina měst a obcí může v relativně krátkém čase dramaticky změnit krátký čas. Aby se místní samosprávy přizpůsobily těmto změnám a poskytly lidem očekávanou úroveň služeb, využívají k monitorování ve velké míře moderní technologie GIS. silniční provoz a stav vozovek, kvalita životního prostředí, šíření nemocí, rozvody inženýrských sítí (např. elektřina, voda a kanalizace), správa parků a jiných veřejných pozemků a vydávání povolení ke kempování, lovu, rybolovu atd. d.

    Struktura GIS

    Složení GIS.

    Systém GIS obsahuje pět klíčových komponent:

    • Hardware. Toto je počítač, na kterém běží GIS. GIS dnes běží na různých typech počítačových platforem, od centralizovaných serverů až po samostatné resp zasíťované stolní počítače;
    • software. Obsahuje funkce a nástroje potřebné pro ukládání, analýzu a vizualizaci geografických informací. K takovým softwarových produktů zahrnují: nástroje pro zadávání a provozování geografických informací; systém správy databází (DBMS nebo DBMS); nástroje pro podporu prostorových dotazů, analýzy a vizualizace;
    • data. Lokalizační data (geografická data) a související tabulková data mohou být shromažďována a připravována uživatelem nebo zakoupena od prodejců komerčně či jinak. V procesu správy prostorových dat GIS integruje prostorová data s jinými typy a zdroji dat a může také využívat DBMS, které mnoho organizací používá k organizaci a údržbě dat, která mají k dispozici;
    • účinkujících. Uživateli GIS mohou být jak techničtí specialisté, kteří systém vyvíjejí a udržují, tak i řadoví zaměstnanci, kterým GIS pomáhá řešit aktuální každodenní záležitosti a problémy;
    • metody.

    Historie GIS

    Pionýrské období (konec 50. let – začátek 70. let 20. století)

    Výzkum základních možností, hraničních oblastí znalostí a technologií, rozvoj empirických zkušeností, první velké projekty a teoretické práce.

    • Nástup elektroniky počítače(počítač) v 50. letech.
    • Nástup digitizérů, plotrů, grafických displejů a další periferie v 60. letech.
    • Tvorba softwarových algoritmů a postupů pro grafické zobrazování informací na displejích a pomocí plotrů.
    • Tvorba formálních metod prostorové analýzy.
    • Tvorba softwaru pro správu databází.

    Období státních iniciativ (počátek 70. - počátek 80. let)

    Státní podpora GIS podnítila rozvoj experimentálních prací v oblasti GIS založených na využití databází na uličních sítích:

    • Automatizované navigační systémy.
    • Systémy pro odvoz městského odpadu a odpadků.
    • Provoz vozidel v nouzové situace atd.

    Období komerčního rozvoje (počátek 80. let – současnost)

    Široký trh pro různé softwarové nástroje, vývoj desktopových GIS, rozšíření jejich záběru integrací s neprostorovými databázemi, vznik síťové aplikace, vznik značného počtu neprofesionálních uživatelů, systémů podporujících jednotlivé datové sady na jednotlivých počítačích, otevírá cestu systémům podporujícím podnikové a distribuované geodatabáze.

    Uživatelské období (konec 80. let – současnost)

    Zvýšená konkurence mezi komerčními producenty služeb geoinformačních technologií přináší výhody uživatelům GIS, dostupnost a „otevřenost“ softwaru umožňuje používat a dokonce upravovat programy, vznik uživatelských „klubů“, telekonferencí, geograficky rozptýlených, ale propojených jedním téma uživatelských skupin, zvýšená potřeba geodat, počátek formování globální geoinformační infrastruktury.

    Struktura GIS

    1. Data (prostorová data):
      • polohové (geografické): umístění objektu na zemském povrchu.
      • nepoziční (atributivní): popisný.
    2. Hardware (počítače, sítě, mechaniky, skenery, digitizéry atd.).
    3. Software (software).
    4. Technologie (metody, postupy atd.).

    56. Geografické informační systémy (GIS).

    Pojem geografických informačních systémů

    Geografické informační systémy (GIS) jsou automatizované systémy, jejichž hlavními funkcemi jsou sběr, ukládání, integrace, analýza a grafická vizualizace ve formě map nebo diagramů prostorových a časových dat, jakož i souvisejících atributních informací o objektech prezentovaných v GIS. .

    GIS se objevil v 60.–70. na průniku technologií zpracování informací v systémech správy databází a vizualizace grafických dat v počítačově podporovaném navrhování (CAD), automatizovaná tvorba map, správa sítí. Intenzivní využívání GIS začalo v polovině 90. let. 20. století V této době se objevily výkonné a relativně levné osobní počítače, software se stal dostupnějším a srozumitelnějším.

    Zdroje dat pro tvorbu GIS jsou:

    Kartografické podklady (topografické a obecně zeměpisné mapy, mapy administrativně-územního členění, katastrální plány apod.). Vzhledem k tomu, že data přijatá z map jsou prostorově odkazována, jsou používána jako základní vrstva GIS;

    Data dálkového průzkumu Země (RSD), především materiály získané z kosmických vozidel a satelitů. Při dálkovém průzkumu jsou snímky přijímány a přenášeny na Zemi z nosičů zobrazovacích zařízení umístěných na různých drahách. Výsledné snímky se liší různou úrovní viditelnosti a detailů v zobrazení objektů přírodního prostředí v několika spektrálních rozsazích (viditelné a blízké infračervené, tepelné infračervené a rádiové). Díky tomu se s využitím dálkového průzkumu Země řeší celá řada problémů životního prostředí. Mezi metody dálkového průzkumu patří také letecké a pozemní průzkumy a další bezkontaktní metody, jako jsou hydroakustické průzkumy reliéfu mořského dna. Materiály těchto průzkumů poskytují kvantitativní i kvalitativní informace o různých objektech přírodního prostředí;

    Výsledky geodetických měření na zemi, prováděných nivelačními přístroji, teodolity, elektronickými totálními stanicemi, přijímači GPS atd.; - údaje státních statistických služeb pro různá odvětví národního hospodářství, dále údaje ze stacionárních měřicích pozorovacích stanovišť (hydrologická a meteorologická data, informace o znečištění životního prostředí atd.).

    Literární údaje (referenční publikace, knihy, monografie a články obsahující různé informace o určitých typech geografických objektů). V GIS se zřídka používá pouze jeden typ dat, nejčastěji se jedná o kombinaci různých dat pro libovolné území.

    Klasifikace geoinformačních systémů.

    Systémy GIS jsou vyvíjeny a používány k řešení vědeckých a aplikovaných problémů návrhu infrastruktury, urbanistického a regionálního plánování, racionálního využívání přírodních zdrojů, monitorování environmentálních situací, jakož i k přijímání rychlých opatření v mimořádných situacích atd. Mnoho úkolů, které vznikají v život vedl k vytvoření různých GIS, které lze klasifikovat podle následujících kritérií:

    Podle funkčnosti: - plnohodnotný GIS pro všeobecné účely;

    Specializovaný GIS, zaměřený na řešení konkrétního problému v libovolné tematické oblasti;

    Informační a referenční systémy pro domácí a informační a referenční použití. Funkčnost GIS je dána také architektonickým principem jejich konstrukce:

    Uzavřené systémy nemají rozšiřitelnost, jsou schopny vykonávat pouze soubor funkcí, který je jednoznačně definován při nákupu; - otevřené systémy jsou snadno přizpůsobitelné, rozšiřitelné, protože je může uživatel dotvořit pomocí speciálního aparátu (embedded programovací jazyky).

    Podle prostorového (územního) pokrytí se GIS dělí na globální (planetární), národní, regionální, lokální (včetně komunálních).

    Podle problémově-tematického zaměření - obecně geografického, environmentálního a přírodovědného, ​​odvětvového (vodní zdroje, lesní hospodářství, geologické, cestovní ruch atd.).

    Podle způsobu organizace geografických dat - vektorový, rastrový, vektor-rastrový GIS.

    Hlavní součásti geografických informačních systémů.

    Mezi hlavní součásti GIS patří: technická (hardwarová) a softwarová, informační podpora.

    Technické prostředky je soubor hardwaru používaného při provozu GIS. Patří mezi ně pracovní stanice (osobní počítač), zařízení pro vstup a výstup informací, zařízení pro zpracování a ukládání dat a telekomunikační zařízení.

    Pracovní stanice slouží k řízení provozu GIS a provádění procesů zpracování dat na základě výpočetních a logických operací. Moderní GIS jsou schopny rychle zpracovat obrovské množství informací a vizualizovat výsledky.

    Zadávání dat je realizováno pomocí různých technických prostředků a metod: přímo z klávesnice, pomocí digitizéru nebo skeneru, prostřednictvím externích počítačových systémů. Prostorová data lze získávat z elektronických geodetických přístrojů, pomocí digitizéru nebo skeneru nebo pomocí fotogrammetrických přístrojů.

    Zařízení pro zpracování a ukládání dat jsou integrována v systémové jednotce počítače, která zahrnuje centrální procesor, RAM, paměťová zařízení ( pevné disky, přenosná magnetická a optická média, paměťové karty, flash disky atd.). Zařízení pro výstup dat - monitor, plotr, plotr, tiskárna, která poskytují vizuální znázornění výsledků zpracování časoprostorových dat.

    Software– software (software) pro implementaci funkcionality GIS. Dělí se na základní a aplikační software.

    Základní software zahrnuje: operační systémy (OS), softwarová prostředí, síťový software, systémy pro správu databází, dále moduly pro správu vstupu a výstupu dat, systém vizualizace dat a moduly pro provádění prostorové analýzy.

    Aplikační software zahrnuje software určený k řešení specializovaných problémů v určité oblasti. Jsou implementovány jako samostatné moduly (aplikace) a utility (pomocné programy).

    Informační podpora- soubor informačních polí, systémy kódování a klasifikace informací. Charakteristickým rysem ukládání prostorových dat v GIS je jejich rozdělení do vrstev. Vícevrstvá organizace elektronické mapy za přítomnosti flexibilního mechanismu správy vrstev umožňuje mnoho kombinovat a zobrazovat velké množství informace než na běžné mapě.

    (Všechno je zde obvyklé. Bod po bodu.)

    Jak GIS funguje?

    GIS ukládá informace o reálném světě jako sadu tematických vrstev, které jsou seskupeny podle geografické polohy. Tento jednoduchý, ale vysoce flexibilní přístup prokázal svou hodnotu v široké škále aplikací v reálném světě, jako je sledování vozidel a materiálů, podrobné mapování skutečných situací a plánovaných událostí a modelování globální cirkulace atmosféry.

    Jakákoli geografická informace obsahuje informace o prostorové poloze, ať už jde o odkaz na zeměpisné nebo jiné souřadnice, nebo odkazy na adresu, PSČ, volební obvod nebo sčítací obvod, identifikátor pozemku nebo lesní parcely, název silnice a podobně. Když se takové odkazy použijí k automatickému určení umístění nebo umístění prvků, použije se proces zvaný geokódování. S jeho pomocí můžete rychle určit a na mapě vidět, kde se nachází objekt nebo jev, který vás zajímá, například dům, kde bydlí váš přítel nebo organizace, kterou potřebujete, kde došlo k zemětřesení nebo povodni, jakou trasu je snazší a rychlejší se dostat do bodu, který potřebujete, nebo doma.

    Vektorové a rastrové modely. GIS může pracovat se dvěma velmi odlišnými typy dat – vektorovými a rastrovými. Ve vektorovém modelu jsou informace o bodech, liniích a polygonech zakódovány a uloženy jako sada souřadnice X,Y. Umístění bodu (bodového objektu), např. vrtu, je popsáno dvojicí souřadnic (X,Y). Rysy linky, jako jsou silnice, řeky nebo potrubí, jsou uloženy jako sady souřadnic X,Y. Polygonové prvky, jako jsou povodí řek, parcely nebo obslužné oblasti, jsou uloženy jako uzavřená sada souřadnic. Vektorový model je zvláště užitečný pro popis diskrétních objektů a méně vhodný pro popis neustále se měnících vlastností, jako jsou typy půdy nebo dostupnost objektů. Rastrový model je optimální pro práci se spojitými vlastnostmi. Rastrový obrázek je soubor hodnot pro jednotlivé elementární komponenty (buňky), je podobný naskenované mapě nebo obrázku. Oba modely mají své výhody a nevýhody. Moderní GIS umí pracovat s vektorovými i rastrovými modely.

    Úlohy, které GIS řeší. Obecný GIS mimo jiné obvykle provádí pět procedur (úkolů) s daty: vstup, manipulaci, řízení, dotazování a analýzu a vizualizaci.

    Vstup. Aby mohla být data použita v GIS, musí být převedena do vhodného digitálního formátu. Proces převodu dat z papírových map do počítačové soubory tzv. digitalizace. V moderních GIS lze tento proces automatizovat pomocí technologie skeneru, což je důležité zejména při provádění velkých projektů, nebo při malém množství práce zadávat data pomocí digitizéru. Mnoho dat již bylo přeloženo do formátů, které jsou přímo vnímány balíčky GIS.

    Manipulace. Často je pro konkrétní projekt potřeba stávající data dále upravit, aby vyhovovala požadavkům vašeho systému. Mohou být například geografické informace různá měřítka(Osy ulic jsou k dispozici v měřítku 1:100 000, hranice okresů sčítání lidu jsou v měřítku 1:50 000 a rezidenční nemovitosti jsou v měřítku 1:10 000.) Pro společné zpracování a vizualizaci je výhodnější prezentovat všechna data v jednom měřítku. Technologie GIS poskytuje různé způsoby manipulace s prostorovými daty a extrahování dat potřebných pro konkrétní úkol.

    Řízení. V menších projektech mohou být geografické informace uloženy jako běžné soubory. Ale s nárůstem množství informací a nárůstem počtu uživatelů pro ukládání, strukturování a správu dat je efektivnější používat systémy pro správu databází (DBMS), pak speciální počítačové nástroje pro práci s integrovanými datovými sadami (databáze ). V GIS je nejpohodlnější použít relační strukturu, ve které jsou data uložena tabulková forma. V tomto případě se k propojení tabulek používají společná pole. Tento jednoduchý přístup je poměrně flexibilní a je široce používán v mnoha GIS i jiných aplikacích.

    Žádost a analýza. Pokud máte GIS a geografické informace, budete moci získat odpovědi na jednoduché otázky (Kdo je vlastníkem tohoto pozemku? Jak daleko od sebe jsou tyto objekty? Kde se nachází tato průmyslová zóna?) A složitější dotazy vyžadující doplňující rozbor (Kde jsou místa pro nový dům? Jaký je hlavní typ půdy pod smrkovými lesy? Jak ovlivní výstavba nové silnice dopravu?). Dotazy lze nastavovat jak jednoduchým kliknutím myši na konkrétní objekt, tak pomocí pokročilých analytických nástrojů. S pomocí GIS můžete identifikovat a nastavit vzorce vyhledávání, hrát scénáře jako „co se stane, když…“. Moderní GIS mají mnoho mocné nástroje pro analýzu jsou z nich nejvýznamnější dvě: analýza blízkosti a analýza překrytí. K analýze vzájemné blízkosti prvků používá GIS proces zvaný ukládání do vyrovnávací paměti. Pomáhá odpovědět na otázky typu: Kolik domů je do 100 m od této vodní plochy? Kolik nakupujících bydlí v okruhu 1 km od tohoto obchodu? Jaký je podíl ropy produkované z vrtů umístěných do 10 km od řídící budovy tohoto OGPD? Proces překrývání zahrnuje integraci dat umístěných v různých tematických vrstvách. V nejjednodušším případě se jedná o mapovací operaci, ale v řadě analytických operací data z různé vrstvy připojit se fyzicky. Překryv, neboli prostorová agregace, umožňuje například integraci údajů o půdě, svahu, vegetaci a vlastnictví půdy se sazbami daně z pozemků.

    Vizualizace. U mnoha typů prostorových operací je konečným výsledkem znázornění dat ve formě mapy nebo grafu. Mapa je velmi účinný a informativní způsob ukládání, prezentace a sdělování geografických (prostorově odkazovaných) informací. Dříve se mapy vytvářely po staletí. GIS poskytuje úžasné nové nástroje, které rozšiřují a posouvají umění a vědu kartografie. S jeho pomocí lze snadno doplnit vizualizaci samotných map o reportovací dokumenty, trojrozměrné obrázky, grafy a tabulky, fotografie a další prostředky, jako jsou multimédia.

    Související technologie. GIS úzce souvisí s řadou dalších typů informačních systémů. Jeho hlavní rozdíl spočívá ve schopnosti manipulovat a analyzovat prostorová data. Přestože neexistuje jednotná obecně uznávaná klasifikace informačních systémů, následující popis by měl pomoci odlišit GIS od desktopových mapovacích systémů (desktop mapping), CAD systémů (CAD), vzdáleného průzkumu Země (vzdálené snímání), systémů pro správu databází (DBMS nebo DBMS) a technologie globální umístění(GPS).

    Desktopové mapovací systémy používají kartografickou reprezentaci k organizaci interakce uživatele s daty. V takových systémech je vše založeno na mapách, mapa je databáze. Většina desktopových mapovacích systémů má omezené možnosti správy dat, prostorové analýzy a přizpůsobení. Odpovídající balíčky fungují stolní počítače- PC, Macintosh a mladší pracovní stanice UNIX.

    CAD systémy jsou schopny kreslit projekty a plány budov a infrastruktury. Ke spojení do jediné struktury používají sadu komponent s pevnými parametry. Jsou založeny na malém počtu pravidel pro kombinování komponent a mají velmi omezené analytické funkce. Některé CAD systémy jsou rozšířeny o podporu kartografické reprezentace dat, ale v nich dostupné utility zpravidla neumožňují efektivní správu a analýzu rozsáhlých prostorových databází.

    Dálkový průzkum Země a GPS. Techniky dálkového průzkumu Země jsou uměním a vědecký směr provádět měření zemského povrchu pomocí senzorů, jako jsou různé kamery na palubách letadel, přijímače globálního polohovacího systému nebo jiná zařízení. Tyto senzory shromažďují data ve formě obrázků a poskytují specializované možnosti pro zpracování, analýzu a vizualizaci výsledných obrázků. Vzhledem k nedostatku dostatečně výkonných nástrojů pro správu a analýzu dat lze odpovídající systémy jen stěží přiřadit skutečnému GIS.

    Systémy pro správu databází jsou navrženy pro ukládání a správu všech typů dat, včetně geografických (prostorových) dat. Systémy DBMS jsou pro tyto druhy úkolů optimalizovány, takže mnoho GIS má vestavěnou podporu DBMS. Tyto systémy nemají nástroje podobné GIS pro analýzu a vizualizaci.

    mapování geografického informačního systému

    Přečtěte si více: