Атрибуты – это текстовые, числовые, графические, аудио- или видеоданные.Источники пространственной информации многочисленны и разнообразны по качеству и точности. Объемы информации возрастают и, естественно, требуют привлечения современных компьютерных технологий для обеспечения своего рационального использования, иначе неизбежно наступление информационного кризиса, связанного с утерей способности эффективно использовать имеющуюся информацию. Применение компьютерных технологий увеличивает возможности по сбору информации, позволяет создать средства для ее хранения, поиска, обработки, распространения и анализа.Существуют специализированные пространственные информационные системы для работы с информацией об объектах и явлениях, имеющих привязку в пространстве, для которых важным является их положение, форма, размеры, взаиморасположение по отношению к другим объектам и явлениям. Пространственные объекты могут быть расположены в каком-либо месте на земной поверхности, под ней или над ней, быть плоскими или объемными, важно, что объекты привязаны к некоторой проекции координат, возможно условной. Этот факт и используется системой для организации данных и работой с ними.
Раздел информатики, оперирующий с такой информацией, получил название геоинформатика. Соответственно выделяются и геоинформационных технологии, как совокупность методов и приемов практического использования достижений геоинформатики для манипулирования пространственными данными, их представления и анализа.
Геоинформационные технологии – это набор средств и методов для обработки и различного применения пространственных данных. Для обработки больших массивов геоинформации служат специальные средства – геоинформационные системы (ГИС). ГИС – это система сбора, хранения, анализа и визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними информацией о необходимых объектах. Термин ГИС также используется в более узком смысле: ГИС как инструмент (программный продукт), позволяющий пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах.
Преимущество использования геоинформационных технологий состоит в том, что кроме традиционной базы данных появляется координатная привязка, которая наглядно отображает расположение объектов на карте и позволяет провести пространственный анализ расположения этих объектов относительно других важных для использования и отработки объектов недропользования. Интеграция данных в таком виде дает возможность оперативно обрабатывать и анализировать информацию, по мере накопления пополнять или редактировать данные, оперативно компоновать выходные карты различного содержания и масштаба.
Геоинформационные системы являются инструментом геоинформационных технологий. ГИС объединяют такие традиционные работы с базами данных, как запрос или статистический анализ, с преимуществом полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые представляет электронная карта. Эти возможности отличают геоинформационные системы от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре задач, связанным с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира.
ГИС можно характеризовать как систему, оперирующую пространственно-привязанными данными. Конечно, эта система оперирует также данными непространственного характера (тексты, таблицы), но эти данные обязательно связаны с объектами, имеющими пространственную привязку.
Итак, ГИС – это программно-аппаратные комплексы, осуществляющие сбор, отображение, обработку, анализ и распространение информации о пространственно-распределенных объектах и явлениях на основе электронных карт, связанных с ними баз данных и сопутствующих материалов.ГИС базируется на информации, привязанной к координатам на карте, и позволяет представить ее в графическом виде для интерпретации и принятия решений. Поэтому для работы геоинформационных систем требуются мощные аппаратные средства: запоминающие устройства большой емкости; системы отображения; оборудование высокоскоростных сетей. Необходимо подчеркнуть, что ГИС относится к классу интегрированных систем. Интеграция означает, что помимо большого набора типов данных и технологий имеется некоторая концепция и методология, оптимально объединяющая это разнообразие данных и технологий. Поэтому не следует путать применение суммы различных методов и технологий, не имеющих внутренней связи и объединяющей их единой концепцией системы с интеграцией.В основе любой геоинформационной системы лежит информация о каком-либо участке земной поверхности: стране, континенте или городе. База данных организуется в виде набора слоев информации. Основной слой содержит географические данные (топооснову). На него накладывается другой слой, несущий информацию об объектах, находящихся на данной территории: коммуникации, промышленные объекты, коммунальное хозяйство, землепользование, почвы и другие пространственные данные. Следующие слои детализируют и конкретизируют данные о перечисленных объектах, пока не будет дана полная информация о каждом объекте или явлении. В процессе создания и наложения слоев друг на друга между ними устанавливаются необходимые связи, что позволяет выполнять пространственные операции с объектами посредством моделирования и интеллектуальной обработки данных.Как правило, географические данные представляются графически в векторном виде, что позволяет уменьшить объем хранимой информации и упростить операции по визуализации. С графической информацией связана текстовая, табличная, расчетная информация, координационная привязка к карте местности, видеоизображения, аудио комментарии, база данных с описанием объектов и их характеристик. Многие ГИС включают аналитические функции, которые позволяют моделировать процессы, основываясь на картографической информации.
Структура геоинформационных систем.Программное ядро геоинформационных систем состоит из ряда компонентов. Они обеспечивают ввод пространственных данных, хранение их в многослойных базах данных, реализацию сложных запросов, пространственный анализ, вывод твердых копий, просмотр введенной ранее и структурированной по правилам доступа информации, средства преобразования растровых изображений в векторную форму, моделирование процессов распространения загрязнения, моделирование геологических и других явлений, анализ рельефа местности и многое другое.Упрощённо структуру ГИС можно представить состоящей из двух частей:1) средства хранения и визуализации цифровых карт и планов местности;2) базы данных атрибутивной информации (то есть информации о свойствах и параметрах объектов, расположенных на конкретных участках местности). При визуализации экране компьютера цифровой карты пользователь может указать конкретный участок местности (точку на карте) и получить необходимую (атрибутивную) информацию. Например, в ГИС градостроительного назначения доступна информация по каждому участку и постройке (назначение участка, форма собственности, год возведения постройки и т.п.).Более подробно, ГИС – это система, состоящая из нескольких подсистем (рис. 26). Рис. 26. Основные компоненты ГИС Каждый из перечисленных компонентов важен. Для успешного функционирования системы необходимо соблюдать определенное условие: масштабы решаемых задач должны соответствовать количеству и качеству пространственных данных и возможностям аппаратно-программных средств.Подробная структура типовой ГИС изображена на рис. 27. Рис. 27. Структурная схема типовой геоинформационной системы В качестве одного из определяющих работу системы компонентов рассмотрим компьютерное (аппаратное) обеспечение. Оно включает непосредственно компьютеры различных типов и периферийные устройства, которые обеспечивают следующие функции: хранение данных; ввод информации; вывод макетов карт; компьютерные сети и коммуникации для возможности, взаимодействия устройств и пользователей.
В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютеров, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров. Выбор конфигурации компьютера напрямую зависит от задач, решаемых организацией с использованием ГИС-технологий. Следует лишь помнить, что применение ГИС-технологий предполагает непременно работу с графикой, поэтому необходимо оснащение компьютера качественной видеокартой и достаточным объемом видеопамяти. С целью повышения качества работ при создании цифровых карт и повышением производительности труда компьютер должен быть обеспечен монитором не менее 17 дюймов с хорошим разрешением экрана. Учитывая работу с большими объемами информации, что характерно для геоинформационных технологий, необходимостью хранения этой информации и обмена ею, компьютер должен быть оснащен устройствами для записи CD-дисков. Все остальные параметры определяются использованием данного компьютера для решения конкретных задач. Так, для компьютера, используемого в качестве сервера, важен объем жесткого диска. При решении задач анализа и моделирования необходим компьютер, обладающий мощным процессором. Программное обеспечение ГИС.Опишем кратко программные продукты зарубежных и отечественных ГИС.Программный продукт ArcINFO (США) (ранее назывался ARC/INFO) использует новейшие достижения компьютерной индустрии, работает на самых современных аппаратных платформах и в среде самых последних версий операционных систем. Архитектура ARC/INFO способна использовать преимущества работы в локальной сети с использованием технологии клиент-сервер.ArcVIEW (разработка американской компании ESRI) – системы создания информационно справочных пакетов (ГИП) и компоновки выходных карт. Программа предоставляет конечному пользователю средства выбора и просмотра разнообразных геоданных, их редактирования, создания макетов карт, адресного геокодирования, распечатки картографических материалов.Помимо непосредственного интерактивного режима построения карт, ArcView представляет средство для выполнения пространственного анализа, геокодирования адресов и отображения их на карте, создания и редактирования географических и табличных данных, создания тематических карт.