Информационных систем

Глава 16. Средства географических

Возникновение ГИС. Технологическая схема реализации систем. Источники информации для ГИС. Базы данных и их преобразование.

16.1. Что такое географическая информационная система?

Географические информационные системы появились в начале 60-х годов XX в. [2]. Именно тогда зародились предпосылки и условия для информатизации и компьютеризации сфер деятельности, связанных с моделированием географического пространства и решением пространственных задач. Их разработка связана с исследованиями, проведенными университетами, академическими учреждениями, оборонными ведомствами и картографическими службами.

Впервые термин «географическая информационная система» появился в англоязычной литературе и использовался в двух вари­антах, таких, как geographic information system и geographical information system, очень скоро он также получил сокращенное наименование (аббревиатуру) GIS. Чуть позже этот термин проник в российский научный лексикон, где существует в двух равнозначных формах: исходной полной в виде «географической информационной системы» и редуцированной в виде «геоинформационной системы». Первая из них очень скоро стала официально-парадной, а вполне разумное стремление к краткости в речи и текстах сократило последнюю из них до аббревиатуры «ГИС».

Кратко ГИС определяются как информационные системы, обеспечивающие сбор, хранение, обработку, отображение и распространение данных, а также получение на их основе новой информации и знаний о пространственно-координированных явлениях.

Технологическая схема ввода, обработки ивывода данных в ГИС может быть представлена в виде набора обобщенных функций:

ввод и редактирование данных –аналого-цифро­вое преобразование данных, импорт готовых цифровых данных, контроль ошибок цифрования и общая оценка качества получаемой цифровой модели;

поддержка моделей пространственных данных –цифровая модель может существовать, храниться и обрабатываться в рамках определенных моделей (растровой, векторной, квадротомической и других);

хранение данных – проектирование и ведение баз данных(БД) атрибутивной информации ГИС, поддержка функций систем управления базами данных(СУБД), поиск, выборку, сортировку, обновление, сохранение целостности БД, защиту данных;

преобразование систем координат и трансформация картографических проекций – переход от условных декартовых прямоугольных координат источника к географическим координатам, пересчет координатпространственных объектов из одной картографической проекции в другую;

растрово-векторные операции;

измерительные операции и операции аналитической (коорди­натной) геометрии –вычисление длин отрезков прямых и кривых линий, площадей, периметров, объемов, характеристик форм объектов и т.п., автоматизация обработки данных геодезических измерений;

полигональные операции – определение принадлеж­ности точки полигону, линии полигону, уничтожение границ и слияние полигонов;

пространственное моделирование –построение и использование моделей пространственных объектов, их взаимосвязей и динамики процессов;

цифровое моделирование рельефа и анализ поверхностей –создание и обработка цифровых моделей рельефа, расчет производных и морфометрических характеристик (углов наклона, экспозициии формы склонов), построение трехмерных изображений местности, профилей поперечного сечения, вычисление объемов, генерация линий сети тальвегов и водоразделов и иных особых точек и линий рельефа, интерполяциявысот, построение изолиний по множеству значений высот, автоматизация аналитической отмывки рельефа, цифровое ортотрансформированиеизображений;

вывод данных –документирование результатов в текстовой, графической (в том числе картографической), табличной формах с использованием различных графических периферийных устройств (принтеров, графопостроителей), экспорт данных.

Выделенные базовые функциональные группы не исчерпывают всего разнообразия операций, образующих технологическую основу ГИС. К примеру, известны растровые ГИС, позволяющие выполнять операции «алгебры карт» (map algebra), сходные с матричными операция­ми, и даже достаточно развитые функции цифровой обработки данных дистанционного зондирования. С учетом активных интеграционных процессов базовый набор функций может быть значительно расширен. К таким функциональным расширениям можно отнести аппарат экспертных систем и баз знаний, нейросети, интеллектуальный (содержательный) анализ данных (data mining), методы искусственного интеллекта в целом, методы виртуальной реальности.