Географические информационные системы (ГИС) / Картографическая информация

Географические информационные системы (ГИС) / Картографическая информация

Геоинформационная система (ГИС) — система сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними информацией о необходимых объектах.

Понятие геоинформационной системы также используется в более узком смысле — как инструмента (программного продукта), позволяющего пользователям искать, анализировать и редактировать как цифровую карту местности,так и дополнительную информацию об объектах.

Структура ГИС:

Данные (пространственные данные):
- позиционные (географические): местоположение объекта на земной поверхности, его координаты в выбранной системе координат;
- непозиционные (атрибутивные, или метаданные) - описательные текстовые, электронные документы, данные графического типа, включая фотографии объектов, трехмерные изображения объектов, видеоматериалы и т.д.
Аппаратное обеспечение (ЭВМ, компьютерные сети, накопители, сканеры, дигитайзеры и т. д.);
Программное обеспечение (ОС, приложение и надстройки к нему);
Технологии (методы, порядок действий и т. д.);
Операторы, администраторы, пользователи.

Типичный набор функций ГИС

ввод данных в машинную среду (data input) путем их импорта из существующих наборов цифровых данных или с помощью оцифровывания источников;
преобразование или трансформация данных (data transformation), включая конвертирование данных из одного формата в другой, трансформацию картографических проекций, изменение систем координат;
хранение, манипулирование и управление данными во внутренних и внешних базах данных;
картометрические операции (см. картометрия), включая вычисление расстояний между объектами в проекции карты или на эллипсоиде, длин кривых линий, периметров и площадей полигональных объектов;
операции обработки данных геодезических измерений (COGO);
операции оверлея (наложение);
операции "картографической алгебры" (map algebra) для логико-арифметической обработки растрового слоя как единого целого;
пространственный анализ (spatial analysis) - группа функций, обеспечивающих анализ размещения связей и иных пространственных отношений объектов, включая анализ зон видимости/невидимости, анализ соседства (см. анализ близости), анализ сетей, создание и обработку цифровых моделей рельефа, анализ объектов в пределах буферных зон и др.;
пространственное моделирование или геомоделирование (spatial modeling, geo-modeling), включая операции, аналогичные используемым в математико-картографическом моделировании и картографическом методе исследования;
визуализация исходных, производных или итоговых данных и результатов обработки, включая картографическую визуализацию, проектирование и создание (генерацию) картографических и иных пространственных изображений, включая трехмерные;
вывод данных (data output) - графической, табличной и текстовой документации, в том числе ее тиражирование, документирование, или генерацию отчетов (reporting);
обслуживание процесса принятия решений (decision making)

Дополнительный набор функций

цифровая обработка изображений (данных дистанционного зондирования);
средства экспертных систем;
средства настройки на требования пользователя (customization);
средства расширения функциональных возможностей ГИС:
- встроенные макроязыки (макросы);
- инструментарии разработчика (developer's toolkit).

Как работает ГИС?

Каждому пространственному объекту соответствует запись в базе данных с набором атрибутивной информации. ГИС хранит информацию 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.

Примеры слоев

Населенные пункты
Гидротехнические сооружения (шлюзы, каналы, насосные станции, дамбы)
Мосты
ЛЭП
Газопроводы
Заповедные территории (местного, национального и международного значения)
Сельхозугодья (пашни, сады, виноградники, пастбища, рисовые чеки)
Земли водного, лесного, природоохранного и с/х назначения
Растительный покров (плавни, леса)
Административное деление, государственная граница
Водотоки (реки, протоки, малые реки)
Водоемы (озера, рыбпруды и т.д.)
Рельеф

Векторная и растровая модели данных

ГИС может работать с двумя существенно отличающимися типами данных - векторными и растровыми. Обе модели имеют свои преимущества и недостатки. Современные ГИС могут работать как с векторными, так и с растровыми моделями данных.

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 и четвертая, например, временная координата). Векторная модель особенно удобна для описания дискретных объектов и меньше подходит для описания непрерывно меняющихся свойств (например, плотность населения).

Растровая модель оптимальна для работы с непрерывными свойствами (описывает непрерывные объекты и явления). Растровое изображение представляет собой набор значений для отдельных элементарных составляющих (ячеек), оно подобно отсканированной карте или картинке.

Классы решаемых задач

Информационно-справочные задачи

ГИС позволяют просматривать любой участок любой карты из имеющейся базы данных (БД) и получить доступ к информации, связанной с объектами на данном участке карты

Пространственный анализ и моделирование

Класс наиболее сложных, но, в то же время, и наиболее полезных для поддержки принятия решений задач, например, моделирование различных внештатных ситуаций и прогнозирование экологических и социальных последствий аварий.

Источник: Геоинформационные системы