Основы геоинформатики и использования геоинформационных систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основы геоинформатики и использования геоинформационных систем

Введение

Развитие современного общества немыслимо без применения информационных технологий, поскольку для принятия решений в любой сфере деятельности человеку требуются актуальные знания о состоянии окружающей среды, тенденциях на рынке товаров и услуг, об экологической обстановке и т. д. Такая информация рассредоточена по множеству организаций различных министерств и ведомств и зачастую оказывается недоступной для потребителей.

В настоящее время успех бизнеса и процветание дела, стойкость в конкурентной борьбе, планирование развития в большой степени связаны с обладанием разнообразной информацией и возможностью ее быстрого просмотра и анализа. Как показали специальные исследования, порядка 80-90% всей информации включает в себя геоданные, то есть различные сведения о распределенных в пространстве или по территории объектах, явлениях и процессах. Работа с такими имеющими координатную привязку характеристиками и является сущностью одной из наиболее бурно развивающихся областей рынка программного компьютерного обеспечения - технологией географических информационных систем (ГИС).

В основу реализации этих процессов положены технологии, базирующиеся на геоинформационных системах. В данном реферате мы рассмотрим понятие и основы геоинформатики, а также использования геоинформационных систем.

1.Понятие о геоинформатике

Термин «геоинформатика» состоит из трех корней: география, информатика и автоматика. В англоязычной литературе есть термины informatics, Computer Science, обозначающих группу дисциплин, исследующих различные аспекты применения и разработки ЭВМ, включая программирование, прикладную математику, операционные системы, проблемы искусственного интеллекта и др. (Geographic(al) information system - GIS (geoinformation system) широко употребляется в англоязычной литературе. В конце 80-х годов появился термин Geoinformatics. Под геоинформатикой принято понимать научно-технический комплекс, объединяющий геоинформатику, технологию и прикладную деятельность, которые связаны с разработкой и реализацией ГИС. Данный комплекс формируется на стыке географии, информатики, теории информационных систем, картографии и других дисциплин с привлечением системного подхода и новейших достижений в области вычислительной техники.Геоинформатика изучает принципы, технику и технологию получения, накопления, передачи, обработки и представления данных и как средство получения на их основе новой информации и знаний о пространственно-временных явлениях.

Сегодня геоинформатика предстает в виде системы, охватывающей науку, технику и производство. Геоинформатика - научная дисциплина, изучающая природные и социально-экономические геосистемы (их структуру, связи, динамику, функционирование в пространстве и времени) посредством компьютерного моделирования на основе баз данных, и географических знаний. С другой стороны, геоинформатика - это технология (ГИС-технология) сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно -координированной информации, имеющая целью решения задач инвентаризации, оптимизации, управления геосистемами. Наконец, геоинформатика, как производство - это изготовление программных и аппаратных средств, включая создания баз данных, систем управления, стандартных, коммерческих ГИС различного целевого назначения и проблемной ориентации.

Немного терминологии. Геоинформатика в англоязычном мире не имеет большого распространения. Значительно чаще используется «GIS technology» (ГИС-технологии). ГИС - географические информационные системы, или просто геоинформационные системы.

Сфера деятельности геоинформатики связана с каратографией и дистанционным зондированием, а также затрагивает фотограмметрию, топографию. Геоинформатика располагается в одном ряду с методами (математическими, картографическими, дистанционного зондирования и др.) и связывается с науками о земле геологией, почвоведением, лесоведением, географией, экономикой, биологией и т.д.

2.Понятие геоинформационных систем

экономический моделирование географический

Геоинформационные системы (ГИС) являются классом информационных систем, имеющим свои особенности. Они построены с учетом закономерностей геоинформатики и методов, применяемых в этой науке. Геоинформационные системы как интегрированные информационные системы предназначены для решения различных задач науки и производства на основе использования пространственно - локализованных данных об объектах и явлениях природы и общества.

Геоинформационная система - это организованный набор аппаратуры, программного обеспечения, персонала и географических данных, предназначенных для эффективного ввода, хранения, обновления, обработки, анализа и визуализации данных, всех видов географически организованной информации. Геоинформационные системы - многофункциональные средства анализа сведенных воедино табличных, текстовых и картографических бизнес-данных, демографической, статистической, земельной, муниципальной, адресной и другой информации. Другими словами Геоинформационная система - это система, способная хранить и использовать данные о пространственно-организационных объектах.

Геоинформационные системы получает все большее распространение не только в радиционных областях применения, таких как управление природными ресурсами, сельское хозяйство, экология, кадастры, городское планирование, но также и в коммерческих структурах - от телекоммуникаций до розничной торговли. В качестве систем поддержки принятия решений геоинформационные системы помогают улучшить обслуживание клиентов, сохранять высокий уровень конкурентоспособности, повышать прибыльность как коммерческим организациям, чья деятельность зависит от пространственной информации, так и тем, которым анализ геоинформации дает заметные преимущества. Геоинформационные системы являются эффективным инструментом для выбора мест и определения зон торговли, размещения наружной рекламы и производственных объектов, диспетчеризации и маршрутизации средств доставки, информатизации риэлторской деятельности.

Термин "географическая информационная система" введен в 1963 году Р.Ф. Томлинсоном при внедрении электронной пространственной информационной системы в Канаде. Это понятие соответствовало новой технологии применения ЭВМ для хранения и обработки данных. Значительно позднее на базе таких систем были созданы указанные выше земельные информационные системы, характеризующие правовое, хозяйственное и пространственное положение незначительных по площади территорий.

Американский архитектор Ф. Харт предложил информацию различного рода помещать на кальке. При помощи подсветки представлялась возможность совмещать информацию, имеющуюся на нескольких листах кальки. Данную идею развили другие американские ученые - Говард и Фишер, предложившие для совмещения изображений использовать компьютер. С 1977 года эта идея применяется в различных сферах производственной и научной деятельности специалистов. В настоящее время автоматизация в области ГИС достигла такого уровня, который позволяет решать задачи пространственного анализа, осуществлять ведение графических и атрибутивных баз данных, корректировать информацию и выводить ее на печать.

Таким образом, главное отличие ГИС от систем компьютерной графики заключается в том, что геоинформационные системы, кроме графического отображения, содержат разностороннюю информацию об объектах и их элементах. Кроме этого, они обеспечивают также определение площади и периметра замкнутых фигур, местоположение любых указанных объектов, их взаимное пересечение, наложение или примыкание, принадлежность, вид хозяйственного использования и т. д. Здесь следует сказать несколько слов о точности выполнения некоторых картометрических операций. Информация о каждом объекте, внесенном в ГИС, хранится в цифровом формате. Для формирования такой информации могут быть использованы, например, материалы автоматизированной съемки, сканирования, дистанционного зондирования. Если оператор выделит нужный объект и дважды щелкнет по нему "мышью", то на экране компьютера отобразится информация, присущая этому объекту.

Таким образом, результат работы оператора существенным образом зависит от точности ранее внесенных в ГИС сведений. Поэтому площади и другие производные параметры будут вычисляться по содержащейся в базах данных информации. Чем точнее эта информация, тем надежнее результат будет получен оператором. Что касается количества значащих цифр после запятой или единиц измерения, то пользователь самостоятельно решает эту задачу с помощью элементарных системных настроек. Если не требуется высокая точность результатов (например, в процессе оценки кадастровой стоимости недорогих земельных участков), то пользователь может использовать "мышь" для приближенных построений и дальнейших вычислений. Завершая тему точности, следует добавить еще несколько слов.

В процессе эксплуатации ГИС различают не только точность измерений и точность вычислений. Здесь также приобретает важное значение точность представления данных, которая является производной от масштаба изображения и размера ячеек растра, а также точности введения координат, вида проекции и используемых аппроксимирующих моделей. Спектр решаемых с помощью ГИС задач постоянно расширяется за счет имеющих место актуальных проблем муниципального управления, экологических проблем и т. д. Это обусловливает возрастание интереса к ГИС широкого круга юридических и физических лиц. Поэтому общее представление о геоинформационных системах должен получить практически каждый житель планеты Земля как потенциальный пользователь ГИС-технологий. Основанные на ГИС геоинформационные технологии завоевывают все большую популярность и официальное признание в нашей стране.

3.Применение ГИС в современных условиях

ГИС становятся неотъемлемым средством изучения поверхности Земли и расположенных в ее пределах подземных, наземных и надземных объектов. Сфера применения геоинформационных систем непрерывно расширяется. Поэтому сложно перечислить все области использования ГИС, поскольку их возможности практически безграничны. ГИС позволяют назначить каждому физическому лицу, имеющему недвижимое имущество, координаты (X и Y). Например, земельный участок описан как объект недвижимости и зарегистрирован в едином государственном реестре прав на имя конкретного владельца. Границы земельного участка и его площадь определены с высокой степенью точности геодезическими методами. С помощью ГИС можно вычислить координаты центроидов земельных участков, то есть их центральных частей. Таким образом, за владельцем недвижимого имущества может быть закреплена пара условных координат, по которым можно найти как объект недвижимости, так и его владельца. ГИС отвечают требованиям глобальной информатизации общества.

Зарубежный и отечественный опыт показывает, что приоритетными и наиболее жизнеспособными системами являются те, которые служат информационным базисом в процессе:

· принятия решений на всех уровнях управления; научно обоснованного перспективного и оперативного планирования развития поселений и их отдельных территорий;

· оптимального проектирования объектов промышленного и гражданского назначения;

· разработки генерального плана города и контроля за его реализацией;

· изучения состояния экологических, социально-экономических, природно-ресурсных условий территорий и их экономической оценки;

· совершенствования функций учета и рационального использования городских земель и недвижимости (зданий и сооружений);

· получения достоверной информации о местоположении и эксплуатации инженерных сетей городского коммунального хозяйства;

· реализации рационального налогообложения, взимания платежей за загрязнение окружающей среды, использование природных ресурсов и недвижимого имущества;

· охраны прав собственности на объекты недвижимости и различные природные ресурсы.

Одними из первых пользователей ГИС были организации, осуществляющие охрану окружающей среды. Территориальные администрации применяют ГИС для анализа состояния недвижимого имущества, например, отслеживания транспортных средств дальнего следования и т. д. Однако основным назначением ГИС следует считать все же формирование знаний о процессах и явлениях, происходящих на земной поверхности, с целью их использования для решения практических задач.

Таким образом, ГИС в настоящее время представляют собой современный тип интегрированной информационной системы, применяемой в различных сферах деятельности человека.

Основные сферы применения ГИС:

·Научно-исследовательские организации

·Органы управления

·Правоохранительные органы и ГАИ

·Вооруженные силы

·Кадастр объектов недвижимости

·Служба спасения организации

·Скорая медицинская помощь

·Пожарная охрана

·Налоговые инспекции

·Частные фирмы

·Жилищно-коммунальное хозяйство

·Экология

·Образовательные учреждения

·Бизнес тесно связан с транспортными коммуникациями, конкретными адресами объектов и требует высокой слаженности работ указанных ведомств, а также знания окружающей обстановки.

Научно-исследовательские организации с помощью ГИС могут изучать рынки сбыта по регионам. При этом предоставляется возможность для разработки стратегии производства, а также разумного распределения средств на маркетинговые и рекламные компании. Кроме этого, ГИС позволяют смоделировать тенденции в сфере коммерческой деятельности для проектирования перспективных транспортных маршрутов с учетом рельефа местности, характера застройки и так далее.

ГИС необходимы органам управления для планирования процессов застройки и их регулирования с учетом требований градостроительных норм и правил. Сельские и городские администрации являются одной из крупнейших сфер применения ГИС. Их можно использовать для концентрации информации в процессе обследования земель, анализа способов их возделывания и использования, корректировки перспективных планов застройки.

Местные органы власти могут использовать ГИС также для описания собственности (недвижимости), дорожных магистралей и инженерных коммуникаций, анализа материалов по мониторингу загрязнения окружающей среды и т. д. В дополнение к традиционно используемым задачам управления, аналитические возможности ГИС можно реализовать в сфере охраны здоровья населения, в частности, для определения кратчайшего расстояния, например, от станции скорой помощи до пациента с уч?том текущей ситуации на дорогах. ГИС можно использовать также в процессе анализа эпидемиологической обстановки, изучения характера распространения различных заболеваний и причин их возникновения. В бизнесе задействовано огромное количество информации, касающейся данных об объемах продаж недвижимого имущества, товаров народного потребления, учета грузоперевозок, списков адресов участников рыночных отношений. Вся необходимая информация может быть представлена на электронной карте.

Таким образом, ГИС обеспечивает выявление связей и закономерностей, которые невозможно получить в явном виде из таблиц, например, какова численность населения в окрестностях конкретного производителя продукции и т. д. Образовательные учреждения применяют ГИС, как для целей обучения студентов, так и для ведения кадастра образовательных учреждений. Частные предприниматели нуждаются в ГИС для определения наиболее выгодного местоположения своих фирм с учетом транспортных артерий и численности населения. Налоговые инспекции используют ГИС для определения местоположения облагаемых налогом объектов, динамики доходов в бюджет, неплательщиков земельного налога и т. д. Работники жилищно-коммунального хозяйства также должны знать местоположение всех коммуникаций, расположенных на их территории для оперативного устранения неполадок.

Заключение

Таким образом, ГИС обеспечивают оперативное обновление и обработку графической и описательной информации. Технологии ГИС многофункциональны и поэтому применяются во многих сферах деятельности человека. При этом они позволяют ускорить процедуру принятия решений и существенным образом повысить эффективность работ.

Самыми необходимыми графическими материалами, используемыми специалистами в своей трудовой деятельности, являются карты и планы. Обновление устаревшей информации на традиционных картах требует кропотливой и продолжительной работы многих картографов. С помощью ГИС электронные карты могут быть приведены в соответствие с современной ситуацией оперативно и с высокой степенью точности.

Список литературы

1.Бугаевский, Л.М. Геоинформационные системы- М.: Златоуст, 2000.

2. Варламов, А.А. Земельный кадастр. Географические и земельные информационные системы - М.: Колос, 2005.

3. Середович В.А., Клюшников В.Н., Тимофеев Н.В., Геоинформационные системы - Новосибирск, СГГА, 2008.

4. Бугаевский Л.М., Цветков В.Я. Геоинформационные системы. -- М.: Златоуст, 2000.

5.Информационные технологии в управлении / Под ред. Ю. М. Черкасова. М.: ИНФРА-М, 2001.

6.Компьютерные технологии обработки информации / Под ред. С. В. Назарова. М.: Финансы и статистика, 1995.

7.Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. Учебное пособие. Петрозаводск. 1995

8.Светличный А.А., Андерсон В.Н.,. Плотницкий С.В «Географические информационные системы: технология и приложения.», Одесса,1997.

Размещено на Allbest.ru