Возможности геоинформатики

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ГИС, геоинформатика: определение. Предмет и метод геоинформатики. Функциональные возможности ГИС

Геоинформатика - наука, технология и производственная деятельность по научному обоснованию, проектированию, созданию и использованию географических информационных систем, по разработке геоинформационных технологий, по прикладным аспектам или приложениям ГИС для практических или геонаучных целей.

Предмет: исследование с использованием автоматизированных географических систем пространственно-временных особенностей процесса возникновения, функционирования и развития пространственно-временных, природно-общественных геосистем (географической оболочки и географической среды).Метод: автоматизация сбора, обработки и анализа данных о пространственных объектах, процессах и явлениях. ГИС - информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных. геоинформатика карта информация программирование

Функциональные возможности ГИС: цифровое картографирование; кадастровая деятельность; геодезические, геофизические, гравиметрические и другие работы с использованием геодезического оборудования; фотограмметрическая обработка данных дистанционного зондирования Земли; навигационное обеспечение; создание геоинформационной основы систем территориального управления и поддержки принятия решений; организация функционирования информационных систем обеспечения градостроительной деятельности; геоинформационный анализ, мониторинг и моделирование; раннее прогнозирование, предотвращение и ликвидация кризисных ситуаций.

2. Связь геоинформатики с геодезией, картографией, фотограмметрией, программированием

Геоинформатика дает мощный программный инструментарий для компьютерной автоматизированной обработки и последующей интерпретации и представления данных топографо-геодезических, геофизических, астрономо-геодезических и других наблюдений. На основе геоинформационного обеспечения обработки разнородных данных осуществляется комплекс технологических операций по автоматизированному картографированию и получению всевозможных картографических произведений. В настоящее время одним из основных источников данных о пространственных объектах, процессах и явлениях географической, геологической и космической среды являются методы фотограмметрии и дистанционного зондирования. При этом обработка и интерпретация наблюдений также осуществляется с использованием геоинформационных систем. Широкий круг решаемых задач, а также использование разнородной информации предполагает наличие гибкого, настраиваемого программного инструментария, который может быть получен только при тесном взаимодействии геоинформатики с программированием.

3. Понятие объекта в ГИС. Свойства геоданных. Привести примеры

Объектом исследования геоинформатики является любое материальное образование, явление или процесс на земной поверхности (географической среды), внутри поверхности Земли (геологической среды) и за ее приделами Земли (космической среды), которое отвечает важнейшим методологическим принципам географии - пространственность, комплексность, конкретность, картируемость. Свойства геоданных: координатное описание положения объекта, процесса или явления в пространстве (пространственная информация); качественные и количественные характеристики объекта, указанные в виде атрибутивной базы данных объекта или полученные с помощью применения запросов или математического аппарата ГИС (семантическая информация); дата создания геоданных в среде ГИС, которая показывает степень достоверности и актуальности цифровой модели пространственного объекта, процесса или явления своему отражению из реального мира (календарная информация).

4. История развития информационных систем. Информационные революции

ГИС появились в середине ХХ в. Первые ГИС были типичными представителями земельно-информационных систем. Их задачами было создание базы данных и графическая интерпретация информации по земельным ресурсам. Основная черта ИС этого периода - очень высокая стоимость создаваемого продукта, применение только штучных версий программ на уровне государства или крупных научно-исследовательских центров. Первыми действующими ЗИС являются: «Канадская географическая система», «Шведский земельный банк». Далее динамика развития ГИС шла прямо пропорционально развитию аппаратного обеспечения. Эпоха появления и начала использования микропроцессоров (80-е гг. ХХ в.) ознаменовалась и появлением первых настольных ГИС серийного (коробочного) производства. В настоящее время реализуются сложные геоинформационные проекты, в которых реализовано фотореалистичное, виртуальное представление прстранственных объектов, процессов и явлений на основе организации динамического мониторинга их состояния (мониторинг в реальном режиме времени). Информационные революции: Первая революция связана с изобретением письменности, что привело к гигантскому качественному и количественному скачку. Появилась возможность передачи знаний от поколения к поколению. Вторая (середина XVI в.) вызвана изобретением книгопечатания, которое радикально изменило индустриальное общество, культуру, организацию деятельности. Третья (конец XIX в.) обусловлена изобретением электричества, благодаря которому появились телеграф, телефон, радио, позволяющие оперативно передавать и накапливать информацию в любом объеме. Четвертая (70-е гг. XX в.) связана с изобретением микропроцессорной технологии и появлением персонального компьютера. На микропроцессорах и интегральных схемах создаются компьютеры, компьютерные сети, системы передачи данных (информационные коммуникации). Этот период характеризуют три фундаментальные инновации: переход от механических и электрических средств преобразования информации к электронным; миниатюризация всех узлов, устройств, приборов, машин; создание программно-управляемых устройств и процессов. Сегодня мы переживаем пятую информационную революцию, связанную с формированием и развитием трансграничных глобальных информационно-телекоммуникационных сетей, охватывающих все страны и континенты, проникающих в каждый дом и воздействующих одновременно и на каждого человека в отдельности, и на огромные массы людей.

5. Связь геоинформатики с геодезией, картографией, фотограмметрией, программированием. Привести примеры

Геоинформатика дает мощный программный инструментарий для компьютерной автоматизированной обработки и последующей интерпретации и представления данных топографо-геодезических, геофизических, астрономо-геодезических и других наблюдений. На основе геоинформационного обеспечения обработки разнородных данных осуществляется комплекс технологических операций по автоматизированному картографированию и получению всевозможных картографических произведений. В настоящее время одним из основных источников данных о пространственных объектах, процессах и явлениях географической, геологической и космической среды являются методы фотограмметрии и дистанционного зондирования. При этом обработка и интерпретация наблюдений также осуществляется с использованием геоинформационных систем. Широкий круг решаемых задач, а также использование разнородной информации предполагает наличие гибкого, настраиваемого программного инструментария, который может быть получен только при тесном взаимодействии геоинформатики с программированием.

6. Модули ГИС. Структура ГИС

Модули ГИС

Структура ГИС

7. Определение ГИС. Функциональные возможности ГИС

ГИС - информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных. Функциональные возможности ГИС: цифровое картографирование; кадастровая деятельность; геодезические, геофизические, гравиметрические и другие работы с использованием геодезического оборудования; фотограмметрическая обработка данных дистанционного зондирования Земли; навигационное обеспечение; создание геоинформационной основы систем территориального управления и поддержки принятия решений; организация функционирования информационных систем обеспечения градостроительной деятельности; геоинформационный анализ, мониторинг и моделирование; раннее прогнозирование, предотвращение и ликвидация кризисных ситуаций.

8. История развития геоинформационных систем. Периодизация развития геоинформатики

ГИС появились в середине ХХ в. Первые ГИС были типичными представителями земельно-информационных систем. Их задачами было создание базы данных и графическая интерпретация информации по земельным ресурсам. Основная черта ИС этого периода - очень высокая стоимость создаваемого продукта, применение только штучных версий программ на уровне государства или крупных научно-исследовательских центров. Первыми действующими ЗИС являются: «Канадская географическая система», «Шведский земельный банк». Далее динамика развития ГИС шла прямо пропорционально развитию аппаратного обеспечения. Эпоха появления и начала использования микропроцессоров (80-е гг. ХХ в.) ознаменовалась и появлением первых настольных ГИС серийного (коробочного) производства. В настоящее время реализуются сложные геоинформационные проекты, в которых реализовано фотореалистичное, виртуальное представление прстранственных объектов, процессов и явлений на основе организации динамического мониторинга их состояния (мониторинг в реальном режиме времени). Периодизация развития геоинформатики: I период. Наиболее ярким примером этого периода было создание в 1963-1971 гг. Канадской ГИС (СС18) под руководством Р. Томпсона. Вторая половина 60-х годов XX века знаменательна также работами Гарвардской лаборатории машинной графики и пространственного анализа. Созданное здесь программное обеспечение стало классическим в сфере автоматизированного картографирования. II период. В начале 70-х годов XX века сформировалось понятие пространственных объектов, описываемых их позиционными и непозиционными атрибутами. Оформились две альтернативные линии представления - растровые и векторные структуру. Чуть позже была создана технология массового цифрования карт. Поставлены и решены задачи, образующие ядро геоинформационных технологий: наложение (оверлей) разноименных слоев, генерация буферных зон, полигонов Тиссена и иные операции манипулирования пространственными данными. К этому периоду относится быстрый прогресс геоинформационных и автоматизированных картографических технологий в США. Новый взлет наметился в конце 70-х - начале 80-х годов XX века, когда широко распространялись дешевые персональные компьютеры. Открылись принципиально новые возможности для массового потребителя. III период. 80-е годы, эпоха первых комплексных решений, когда отдельные компьютерные программные пакеты по обработке данных трансформируются в единую увязанную систему, способную помочь человеку в принятии ответственных решений. Создаются компьютерные локальные и глобальные сети, революционно изменившие доступ к базам данных. Разработка коммерческих программных средств ГИС существенно меняет всю геоинформационную индустрию, появление которой связывается именно с этим периодом. В 80-е годы существенно расширяется круг решаемых задач, геоинформационные технологии проникают во все сферы науки, производственной деятельности и образование. IV период. В 90-е годы интенсивно велись работы в области моделирования. В области теории - совершенствование фундаментальных понятий, «интеллектуализация» ГИС, обращение к объектно-ориентированным моделям в ГИС, совершенствование систем управления базами пространственных данных и знаний. Разветвленных пользовательских систем и сетевых структур, а также интегрированных ГИС. Применение ГИС из стадии экспериментов начинает переходить в сферу практического использования по всему фронту научных, практических и управленческих областей.

9. Понятие геоинформационной системы ГИС. Структура ГИС

ГИС - информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных.

10. Классификация ГИС по функциональным возможностям

11. Понятие земельно-информационной системы (ЗИС). Отличие ГИС от ЗИС

Классическое определение земельно-информационных систем основано на функциональных качествах и характеризует их как компьютерные системы, предназначенные для автоматизации процессов управления земельными ресурсами для цели создания реестра и оптимизации учета земель для цели налогообложения. ЗИС - один из видов географических информационных систем, функции которого заключаются в автоматизации процесса управления объектами недвижимости, а также рационального использования земельных ресурсов. ГИС характеризуют как пакеты аппаратурно-программного обеспечения, которые можно приобрести и использовать для обработки и накопления данных о земле. ЗИС отличаются от ГИС наличием банка трехмерных данных и процедур для систематического сбора, дополнения, обработки и распределения их. ЗИС может быть скомпонована, усовершенствована, введением лучших методик (процедур) или использованием компьютера, но она не может быть приобретена.

12. Классификация геоинформационных систем

По функциональным возможностям:

По характеру использования результатной информации. Здесь представлены информационно-поисковые системы, предназначенные для сбора, хранения и выдачи информации по запросу пользователя; справочно-картографические информационные системы, информационно-советующие, предлагающие пользователю определенные рекомендации для принятия решений (системы поддержки принятия решений); информационно-управляющие, информация которых непосредственно участвует в формировании управляющих воздействий.

13. Земельно-информационные системы, ранжирование функций ЗИС

Классическое определение земельно-информационных систем основано на функциональных качествах и характеризует их как компьютерные системы, предназначенные для автоматизации процессов управления земельными ресурсами для цели создания реестра и оптимизации учета земель для цели налогообложения. ЗИС - один из видов географических информационных систем, функции которого заключаются в автоматизации процесса управления объектами недвижимости, а также рационального использования земельных ресурсов. Виды ЗИС: 1Системы учета объектов недвижимости. 2Системы автоматизации рабочего места агронома. 3Системы ведения градостроительной деятельности и территориального планирования. 4Системы контроля и учета состояния почвенного покрова.5Системы управления территориально-распределенными промышленно-хозяйственными комплексами. Ранжирование функций ЗИС в зависимости от объекта исследования и уровня важности полученных данных.

Ранжирование функций ЗИС в зависимости от объекта исследования и уровня важности полученных данных.

14. БД, БнД, СУБД - термины и определения

База данных (БД) - совокупность данных, организованных по определенным правилам, устанавливающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными. Хранение данных в БД обеспечивает централизованное управление, соблюдение стандартов, безопасность и целостность данных, сокращает избыточность и устраняет противоречивость данных. БД не зависит от прикладных программ. Создание БД и обращение к ней (по запросам) осуществляются с помощью системы управления базами данных (СУБД). Банк данных (БнД) - информационная система централизованного хранения и коллективного использования данных. Содержит совокупность баз данных, СУБД и комплекс прикладных программ. БнД называют локальным, если он размещен в одном вычислительном центре (ВЦ) или на одном компьютере; распределенные банки данных - это системы, объединенные под единым управлением и посредством компьютерной сети территориально разобщенных локальных БнД. Картографические банки данных именуются также банками цифровых карт (БЦК). Система управления базами данных - комплекс программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования баз данных.

15. Понятие ГИС-технологии. Характеристики современных ГИС

Геоинформационные технологии - это технологии создания географических информационных систем, позволяющие реализовать их функции. Главные принципы построения современных ГИС.1. Хранение графических и атрибутивных данных в реляционной базе данных. 2. Использование трехуровневой архитектуры построения ГИС: первый уровень - база данных, второй - пользовательское приложение, третий - специализированный «дата-сервер», отвечающий за экспорт и импорт данных. 3. Интеграция данных из различных источников в единой логической геоинформационной среде без конвертации форматов. 4. Создание для каждого пользователя системы собственного географического рабочего пространства (сохранение настроек и интерфейса системы). 5. Использование гибкой системы запросов. 6. Создание открытой структуры атрибутивных баз данных, интегрированной с современными корпоративными информационными системами и СУБД. 7. Создание модульной структуры приложений с возможностью расширения или усечения пользовательского функционала. 8. Наличие встроенного в систему языка программирования для добавления специализированных функций. 9. Оптимизация ресурсов вычислительной техники для обеспечения быстрой и комфортной работы пользователя с большими массивами информации. 10. Создание анимационного функционала ГИС, обладающего возможностью визуализации данных в виде диаграмм, графиков, схем, тематических и объемных моделей. 11. Интеграция ГИС и Интернета, которая заключается в возможности использовать данные из глобальной сети и создавать собственные интернет-ресурсы. 12. Полная интеграция всего модельного ряда программных решений внутри одного интерфейса.

16. Представление пространственных данных в ГИС. Свойства геоданных

Пространственные данные в ГИС представлены следующими примитивами: точка (точечный объект), линия или полилиния (линейный объект), полигон (площадной объект), текст (текстовый объект). Пространственные данные в ГИС могут быть представлены объектами группа - совокупность объектов одной мерности, а также объектами коллекция - совокупность объектов разного уровня локализации в пределах одного масштаба карты. Классическим примером пространственных данных «коллекция» является объединение в один объект всех элементов одной водосборной площади (как правило, на территории водосбора, представленной в цифровом виде, можно выделить линейные, площадные и точечные объекты, относящиеся к гидрографической сети). Свойства геоданных: координатное описание положения объекта, процесса или явления в пространстве (пространственная информация); качественные и количественные характеристики объекта, указанные в виде атрибутивной базы данных объекта или полученные с помощью применения запросов или математического аппарата ГИС (семантическая информация); дата создания геоданных в среде ГИС, которая показывает степень достоверности и актуальности цифровой модели пространственного объекта, процесса или явления своему отражению из реального мира (календарная информация).

17. Источники пространственных данных в ГИС

Источниками пространственных данных в ГИС являются: а) общегеографические карты (топографические, масштаб 1 : 200 000 и крупнее; обзорно-топографические, масштаб от 1 : 200 000 до 1 : 1 000 000 включительно) и обзорные (мельче 1 : 1 000 000); б) тематические карты (карты природы, народонаселения, экономики, политические, административные, исторические); в) серии карт и комплексных атласов (сведения приводятся в единообразной, систематизированной, взаимно согласованной форме: по проекции, масштабу, степени генерализации, современности, достоверности и другим параметрам); г) данные дистанционного зондирования Земли (аэрофотосъемка и космическая съемка поверхности Земли); е) статистические материалы (гидрологические и метеорологические данные, данные по основным социально-экономическим показателям и другие текстовые материалы) ж) результаты полевых наблюдений, выполненных с использованием различных измерительных приборов.

18. Связь геоинформатики с геодезией, программированием, ДДЗЗ, картографией

Геоинформатика дает мощный программный инструментарий для компьютерной автоматизированной обработки и последующей интерпретации и представления данных топографо-геодезических, геофизических, астрономо-геодезических и других наблюдений. На основе геоинформационного обеспечения обработки разнородных данных осуществляется комплекс технологических операций по автоматизированному картографированию и получению всевозможных картографических произведений. В настоящее время одним из основных источников данных о пространственных объектах, процессах и явлениях географической, геологической и космической среды являются методы фотограмметрии и дистанционного зондирования. При этом обработка и интерпретация наблюдений также осуществляется с использованием геоинформационных систем. Широкий круг решаемых задач, а также использование разнородной информации предполагает наличие гибкого, настраиваемого программного инструментария, который может быть получен только при тесном взаимодействии геоинформатики с программированием.

19. Виды земельно-информационных систем. Привести примеры

ЗИС - один из видов географических информационных систем, функции которого заключаются в автоматизации процесса управления объектами недвижимости, а также рационального использования земельных ресурсов. Виды ЗИС: 1. Системы учета объектов недвижимости. 2. Системы автоматизации рабочего места агронома. 3. Системы ведения градостроительной деятельности и территориального планирования. 4. Системы контроля и учета состояния почвенного покрова. 5. Системы управления территориально-распределенными промышленно-хозяйственными комплексами.

20. Инфологическая модель данных в ГИС

Код ПСС - код причинно-следственной связи, определяет взаимосвязи между объектами и служит для быстрого ограничения круга объектов, которые могут быть использованы при решении определенного класса управляющих задач. Код ТП - код территориальной принадлежности, указывает на пространственно-координированную привязку объектов, также может быть использован при необходимости определения основных свойств территории по расположенным на ней объектам. Код БД - код, указывающий на принадлежность информационного объекта к конкретной области знаний или базе данных, аккумулирующей информацию по объектам одного класса, или группе разнородных объектов, оказывающих взаимное влияние на другой объект.

21. Автоматизированное картографирование: основные понятия

Автоматизированное картографирование - применение технических и аппаратно-программных средств, в том числе автоматических картографических систем (АКС), компьютерных технологий и логико-математического моделирования для составления, оформления редактирования, издания и использования карт и других картографических произведений. Автоматизированное картографирование исключает трудоемкие ручные процессы, повышает производительность труда, качество карт, надежность результатов их анализа. Автоматизированное картографирование включает этапы ввода данных в АКС, их автоматическую обработку, преобразование по соответствующим программам и алгоритмам и вывод, визуализацию данных в картографической форме. Цифрование (оцифровка, дигитализация, отцифровка, сколка, скалывание) - процесс аналого-цифрового преобразования данных, т. е. перевод аналоговых данных в цифровую форму, доступную для существования в цифровой машинной среде или хранения на машинно-читаемых средствах с помощью цифрователей (дигитайзеров) различного типа. В геоинформатике, компьютерной графике и картографии цифрование - это преобразование аналоговых графических и картографических документов (оригиналов) в форму цифровых записей, соответствующих векторным представлениям пространственных объектов.

22. Требования к качеству цифровых карт

Все требования по качеству цифровых картографических произведений можно разделить на две категории. Первая - общие требования, которая выдвигает традиционная картография. В перечень общих требований входят: - корректность семантической информации и ее представление в виде реляционной базы данных, являющейся атрибутивным описанием пространственного объекта, процесса или явления; - корректность системы идентификации объекта на цифровой модели; - правильность отображения объекта в условных обозначениях для карт соответствующего масштаба; - гладкость, точность векторизации, метрическая информативность;- соответствие предельно-допустимому уровню деформации исходного картографического материала; - соответствие требованию создания цифровой модели в масштабе не крупнее масштаба исходного материала; - однородность правил формирования цифровой модели. Ко второй категории относятся специальные требования, присущие цифровым картам как моделям местности: - соблюдение топологических отношений между объектами, т. е. объекты, процессы, явления, представленные на цифровых моделях должны быть топологически корректными. Не допускаются самопересечения, наложения объектов, щелей между площадными объектами, а также перехлестов (самопересечений) линейных объектов; - учет логики взаимного расположения объектов на цифровой модели; - представление объектов послойно, в виде совокупности однотипных объектов, одной мерности; - соблюдение требований точной передачи формы реального объекта в его цифровом представлении.

23. ЦТК, ЦММ, электронная карта: определение

Цифровая модель местности (ЦММ) (математическая модель местности (МММ)) - цифровое представление пространственных объектов, соответствующих объектовому составу топографических карт и планов, используемое для производства цифровых топографических карт; «множество, элементами которого являются топографо-геодезическая информация о местности и правила обращения с ней». Геодезия. Термины и определения). Цифровая карта (ЦК) - цифровая модель карты, созданная путем цифрования картографических источников, фотограмметрической обработки данных дистанционного зондирования, цифровой регистрации данных полевых съемок или иным способом; «цифровая модель земной поверхности, сформированная с учетом законов картографической генерализации в принятых для карт проекции, разграфке, системе координат и высот». ЦК служит основой для изготовления обычных бумажных, компьютерных, электронных карт, она входит в состав картографических баз данных, составляет один из важнейших элементов информационного обеспечения ГИС и может быть результатом функционирования ГИС. Электронная карта - «векторная или растровая карта, сформированная на машинном носителе (например, на оптическом диске) с использованием программных и технических средств в принятой проекции, системе координат, условных знаках, предназначенная для отображения, анализа и моделирования, а также решения информационных и расчетных задач по данным о местности и обстановке».

24. Информационные системы (ИС), структура ИС

Информационная система (ИС) - это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения обработки и выдачи информации для достижения цели управления. Большинство современных информационных систем преобразуют не информацию, а данные. Поэтому часто их называют системами обработки данных. В нормативно-правовом смысле информационная система определяется как «организационно упорядоченная совокупность документов (массив документов) и информационных технологий, в том числе и с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы». Структура информационной системы - состав, порядок и принципы взаимодействия отдельных ее частей. Структура информационной системы состоит из четырех основных частей: 1) операционная система, обеспечивающая управление функционированием всей информационной системы; 2) платформа, преобразующая интерфейсы операционной системы в нужную форму и предоставляющая необходимые виды информационных услуг; 3) прикладные программы, выполняющие задачи, ради которых создана информационная система; 4) область взаимодействия, предоставляющая услуги связи прикладных программ, расположенных как в одной, так и в нескольких информационных системах. Информационные системы состоят из следующих подсистем. 1. Функциональные подсистемы, которые включают: - компьютеризированную подсистему аппаратного обеспечения, т. е. комплекс технических средств. В первую очередь, это вычислительные машины, периферийное оборудование: сканеры, принтеры, датчики телеметрии, аппаратура, обеспечивающая получение данных дистанционного зондирования Земли, геодезические приборы и т. п.; аппаратура и каналы передачи данных: радиоканалы, каналы оптоволоконной связи; беспроводные высокочастотные каналы связи; - подсистему программного обеспечения - совокупность моделей, методов, алгоритмов и программ реализации целей; применительно для ГИС - это программы, реализующие в своей функциональности геоинформационные технологии, а также программы-спутники, оптимизирующие в рамках функционала ГИС работу периферийного оборудования. - подсистему информационного обеспечения - совокупность средств классификации и кодирования информации, унификации схемы документации. 2. Организационные подсистемы, которые включают: - подсистему организационного обеспечения - совокупность методов и средств подготовки кадров и работы персонала, осуществляющего эксплуатацию системы, а также обеспечивающая наиболее комфортные и экономически целесообразные условия работы персонала; - подсистему правового обеспечения - совокупность норм права, определяющих юридический статус системы.

Размещено на Allbest.ru