Геоинформационные модели

Геоинформационные модели

• Геоинформатика – наука, технология и производственная деятельность по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию географических информационных систем, по разработке геоинформационных технологий, по приложению ГИС для практических и научных целей.

Геоинформационная система (ГИС)-

это информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и анализ пространственных (пространственно-координированных) данных.

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).
• 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

Примеры слоев

• Населенные пункты
• Автомобильные дороги
• Железные дороги
• Гидротехнические сооружения (шлюзы, каналы, насосные станции, дамбы)
• Мосты
• ЛЭП
• Газопроводы
• Заповедные территории (местного, национального и международного значения)
• Сельхоз угодья (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

• 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
• Сетевые задачи

(Анализ географических сетей: улиц, рек, дорог, трубопроводов, линий электропередачи или связи и др.)

• Пространственный анализ и моделирование

Примеры запросов, на которые может ответить ГИС 

• Получение информации по местоположению
• Определение местоположения по информации
• Временной анализ изменений объектов на территории
• Показать пространственные соотношения и взаимосвязи между объектами на заданной территории
• Что, если …?(анализ “what if”)

Сферы применения ГИС

• Кадастр
• Оперативные службы (МВД, МЧС..)
• Нефть и газ
• Транспорт
• Экология
• Лесное хозяйство
• Водные ресурсы
• Недропользование
• Сельское хозяйство
• Геодезия, картография, география
• Телекоммуникации
• Инженерные коммуникации
• Бизнес
• Торговля и услуги
•  …

• http :// www . geoportal . fr /
• http :// gki . com . ua

Забавные ошибки