Ход занятия

Вводная часть – 20 минут.

Проверка готовности личного состава к проведению занятия.

Объявление темы, учебных целей и вопросов, порядка их отработки.

Что такое Географическая информационная система или сокращенно – геоинформационная система, а так же ГИС? Понятие системы определяется как единое целое, состоящее из множества различных частей, тесно связанных и взаимодействующих между собой. Дополняя это понятие прилагательными «географическая» и «информационная» можно сделать вывод, что ГИС это система, несущая в себе информацию, связанную с географической составляющей.

Географические информационные системы появились в 1960-х годах как инструмент для отображения географии Земли и расположенных на ее поверхности объектов, используя компьютерные базы данных. Следы самой первой геоинформационной системы теряются в недрах Министерства обороны США, сотрудники которого использовали ГИС для того, чтобы ракета, летящая в сторону противника, попала в этого самого противника как можно точнее. Правда, существует и альтернативная версия – согласно ей, первая ГИС была создана в Канаде.

Как и в случае с Интернет, мирные применения ждать себя не заставили. В начале 70-х годов ГИС начали использоваться для вывода координатно-привязанных данных на экран монитора и для печати карт на бумаге, чем значительно облегчили жизнь специалистам, прежде заняты традиционной бумажной картографией. До появления подобных систем карты анализировались согласно следующей инструкции: «... гидрологическую, растительную и почвенную карты положить одна на другую, тщательно следя за тем, чтобы объекты на каждой карте совпадали. Всю пачку положить на яркий источник света, например окно …».

В это же время появились первые кампании, специализирующиеся на разработке и продаже систем для компьютерного картографирования и анализа. Сегодня две крупнейшие компании – разработчики ГИС могут проследить путь с тех времен, хотя поначалу каждая из них делала упор на различных аспектах технологии. Внимание кампании Intergraph Corp., главный офис которой расположен в Хантсвилле, штат Алабама, было сфокусировано на эффективном вводе и хранении пространственных данных и на подготовке к печати карт, созданных компьютером, которые соперничали бы по картографическому качеству с традиционными бумажными картами. Внимание Environment Systems Research Institute (ESRI), главный офис которой расположен в Редланде, штат Калифорния, было сфокусировано на разработке процедур и функций для анализа данных в ГИС. За годы, прошедшие с той поры, обе компании практически сравняли возможности своих систем.

В начале только самые крупные государственные организации, коммунальные службы и корпорации могли позволить себе использовать ГИС из-за их высокой цены. ГИС работали на мэйнфреймах и миникомпьютерах и типичная рабочая станция с установленной на ней ГИС стоила больше, чем 100 тысяч долларов (если учитывать все аппаратное и программное обеспечение, а так же затраты на обучение персонала). Тем не менее, в 80-х годах рынок ГИС быстро рос, в основном за счет того, что многие журналы и профессиональные ассоциации пропагандировали преимущества, которые дают геоинформационные системы. В 80-х так же появились системы управления пространственными базами данных, целью которых было связать системы управления базами данных и компьютерное картографирование. В этих системах пользователь уже мог, указав на объект на карте, получить некую содержательную информацию. Спрос на тематическую картографическую информацию заставил обратить внимание на проблему сбора данных. Результатом стала интегрированная среда – данные дистанционного зондирования, цифровая модель местности, карта дорог, геологическая карта и все прочие виды и типы карт мирно сосуществовали в рамках одной системы.

Основной прорыв, тем не менее, произошел с появлением персональных компьютеров. ГИС, быстро адаптировались к этой новой, более дешевой платформе и цена систем начала падать по мере того, как число пользователей и организаций, которые могли бы позволить себе ГИС, увеличивалось. Согласно Dataguest, мировой рынок ГИС-продуктов и услуг составил в 1997 году 2,5 миллиарда долларов, разделенных примерно пополам между продажами в Северной Америке и во всем остальном мире, и растущий примерно на 15% в год.

Сегодня ГИС продолжают развиваться и нам всем небезразлично, в каком именно направлении происходит это развитие, какие из факторов на него влияют и в чем это влияние проявляется.

На сегодняшний день можно выделить пять основных направлений развития современных ГИС. Это:

интеграция GPS и ГИС;

интеграция ГИС с реляционными базами данных;

удешевление ПК одновременно с повышением их мощности;

развитие ноутбуков и карманных компьютеров;

сетевые технологии, web-картографирование и ГИС – по – Интернет.

Первая и четвертая тенденции связаны с тем, что все увеличивающееся число компьютеров класса ноутбуков и КПК предоставляет собой новую платформу, для которой требуются новые ГИС, позволяющие работать с пространственными данными в полевых условиях. Одним из атрибутов их работы является GPS, определяющий географические координаты пользователя, его высоту над уровнем моря, скорость, направление движения и другие параметры. Все эти данные должны интегрироваться в ГИС, работающей на компьютере, в реальном масштабе времени. В качестве примера систем, работающих на переносных компьютерах и обеспечивающих взаимодействие с GPS, можно привести Microstation Field компании Bentley и ArcPad компании ЕSRI. Тенденция номер три оказывает влияние уже много лет и не только на ГИС, но и на весь рынок программного обеспечения. Судя по всему, так будет продолжаться еще, по крайней мере, некоторое время и это значит, что ГИС будет содержать все больше данных, обрабатывать их все быстрее и точность, как данных, так и обработки, будет увеличиваться.

Главная тенденция – сетевые технологии в ГИС, web – картографирование и ГИС – по – Интернет. Интернет влияет на абсолютно всю активность в области информационных технологий и ГИС здесь – не исключение. Объединение двух технологий, неспроста, видимо, появившихся практически одновременно, привело к тому, что ГИС обрела принципиально новые возможности. Программный продукт, возникший в результате слияния ГИС и Интернет носит название ГИС – по – Интернет и отличается от stand-alone ГИС тремя принципиальными моментами:

1. Может использоваться несколькими пользователями одновременно.

2. Данные могут храниться не на одной машине, а на нескольких, что позволяет резко увеличить максимальный объем хранимых данных и, кроме того, использовать для анализа данные из нескольких источников одновременно.

3. ГИС и ее пользователи могут находиться на сколь угодно большом расстоянии друг от друга.

В настоящее время ГИС – это многомиллионная индустрия, в которую вовлечены миллионы людей во всем мире. Так, по данным компании Dataguest, в 1997 году общие продажи программного ГИС обеспечения превысили 1 миллиард долларов США, а с учетом сопутствующих программных и аппаратных средств рынок ГИС приближается к 10 миллиардам. ГИС изучают в школах, колледжах и университетах.

Технологию ГИС применяют практически во всех сферах человеческой деятельности – будь то анализ таких глобальных проблем, как перенаселение, загрязнение территории, голод и перепроизводство сельскохозяйственной продукции, сокращение лесных угодий, природные катастрофы. Так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута движения между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода или линии электропередачи на местности, различные муниципальные задачи, типа регистрации земельной собственности. Как же удается с помощью одной технологии решать столь разные задачи? Чтобы это понять, рассмотрим последовательно устройство, работу и примеры применения ГИС.

Работающая ГИС включает в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители и методы.

Аппаратные средства. Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров.

Программное обеспечение ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации. Ключевыми компонентами программных продуктов являются: инструменты для ввода и оперирования географической информацией; система управления базой данных (СУБД); инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации (отображения); графический пользовательский интерфейс (ГИП) для легкого доступа к инструментам и функциям.

Данные. Это вероятно наиболее важный компонент ГИС. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе. В процессе управления пространственными данными ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных, а также может использовать СУБД, применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении данных.

Исполнители. Широкое применение технологии ГИС невозможно без людей, которые работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач. Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы.

Методы. Успешность и эффективность (в том числе экономическая) применения ГИС во многом зависит от правильно составленного плана и правил работы, которые составляются в соответствии со спецификой задач и работы каждой организации.

Как работает ГИС. Гис хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Этот простой, но очень гибкий подход доказал свою ценность при решении разнообразных реальных задач: для отслеживания передвижения транспортных средств и материалов, детального отображения реальной обстановки и планируемых мероприятий, моделирования глобальной циркуляции атмосферы.

Любая географическая информация содержит сведения о пространственном положении, будь то привязка к географическим или другим координатам, или ссылки на адрес, почтовый индекс, избирательный округ или округ переписи населения, идентификатор земельного или лесного участка, название дороги или километровый столб на магистрали и т.п. При использовании подобных ссылок для автоматического определения местоположения или местоположений объекта применяется процедура, называемая геокодированием. С ее помощью можно быстро определить и посмотреть на карте где находится интересующий вас объект или явление, такие как дом, в котором проживает ваш знакомый или находится нужная вам организация, где произошло землетрясение или наводнение, по какому маршруту проще и быстрее добраться до нужного пункта или дома.

Векторная и растровые модели. ГИС может работать с двумя существенно отличающимися типами данных – векторными и растровыми. В векторной модели информация о точках, линиях и полигонах кодируется и хранится в виде набора координат X,Y (в современных ГИС часто добавляется третья пространственная). Местоположение точки (точечного объекта), например, командного пункта полка, описывается парой координат (X,Y). Линейные объекты, такие как дороги, реки или границы регионов, сохраняются как наборы координат X,Y. Полигональные объекты, типа речных водосборов, земельных участков или зон заражения местности, хранятся в виде замкнутого набора координат.

Растровая модель данных больше похожа на фотографию, чем на карту. Если посмотреть на фотографию через сильное увеличительное стекло, можно увидеть, что она состоит из серий точек разных цветов или оттенков серого. Растровая модель данных работает подобным образом: это правильная сетка точек (называемых ячейками или пикселями) с занесенными значениями. На фотографии нет границ, чтобы отличать объекты; это непрерывная поверхность. С использованием растровой модели данных, Земля представляется как одна непрерывная поверхность.

В настоящее время существует много различных ГИС обладающих разными возможностями. Целью нашего занятия является знакомство с ГИС «Гармония».

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ – 175 минут.

1 учебный вопрос: Общие сведения и назначение ГИС «Гармония» – 30 минут.

Общие сведения и назначение. Программа предназначена для обеспечения реализации функций графического интерфейса по ведению оперативной обстановки на электронных картах, для создания интегрированных систем типа ГИС+СУБД на основе взаимодействия между графическими данными электронных карт и атрибутивными данными, содержащимися во внешних базах данных, а также для документирования картографической информации и оперативной обстановки.

В состав программы включены следующие исполняемые модули:

редактор картографической информации (dgt32.exe);

сетевой монитор (dgtnet.exe);

редактор классификатора (cls_edit.exe);

редактор координатной привязки (coo_edit.exe);

программное обеспечение устанавливается на жесткий диск ПЭВМ путем проведения процедуры инсталляции. Запуск программы осуществляется оператором с жесткого диска ПЭВМ.

Средства управления программой реализованы в виде разветвленной системы меню и подменю. Пользователь может вызывать различные режимы функционирования с помощью средств управления программой.

Общие принципы функционирования. Программа работает с подготовленными картографическими данными во внутреннем формате хранения программы. Внешним форматом электронных карт для программы является обменный формат ВТУ ГШ SXF 4.0, использующий классификатор картографической информации, утвержденный ВТУ ГШ (Москва-1999). Картографические данные во внутреннем формате представляют собой следующий набор ресурсов:

Формуляр атласа (расширение.fra). Это файл, где описываются состав атласа, классификаторы, характеристики атласа, хранится привязка к сетке координат, рамка атласа и т.д. Для загрузки атласа электронных карт пользователь выбирает именно этот файл с диска.

Номенклатурный лист электронной карты (расширение.dim). Этот файл содержит метрику, семантику и описание картографических объектов листа электронной карты.

Классификатор электронных карт (расширение.cls). Этот файл содержит описание состава возможных объектов листов ЭК и их характеристик, правила их отображения.

Лист оперативной обстановки (расширение.dim). Этот файл содержит метрику, семантику и описание объектов оперативной обстановки.

Классификатор оперативной обстановки (расширение.cls). Этот файл содержит описание состава возможных объектов оперативной обстановки и их характеристик, правила их отображения.

По запросам оператора в интерактивном режиме выполняются следующие основные функции программы:

загрузка необходимых карт из ВКБД;

формирование атласов ЭК;

формирование картфона с разным составом слоев с выводом на экран ПЭВМ;

редактирование оперативной обстановки;

поиск объектов картфона по заданным характеристикам;

связь с БД оперативной обстановки;

создание твердой копии изображения на устройствах печати;

обмен оперативной обстановкой между АРМ ДЛ;

завершение работы.