Геоинформационные системы это прикладная программа

Современные технологии вывели географический анализ на новый уровень. С появлением геоинформационных систем (ГИС, GIS) специалисты в сфере картографии и геотехнологий достигли максимальной эффективности в использовании картографических данных. ГИС – стали удобным решением сложных задач.

ГИС – это многофункциональные системы, способные в автоматическом режиме собирать, хранить, визуализировать и анализировать данные пространственно-временного характера. С помощью ГИС создаются интерактивные карты – карты с базой данных. Такая карта не только отображает геоданные, но и содержит их атрибутивные сведения.

ГИС зародились в 1960 – 1970 годах, когда начали воплощаться идеи о применении компьютерных технологий для создания географических карт. Тогда в Канаде разработали систему для управления землепользованием Canada Geographic Information System.

Объединение ГИС с базами данных компаний позволило широко использовать системы в коммерческих целях. Сегодня ГИС – перспективный и высокоприбыльный бизнес.

Геоинформационная система ГИС урок 1 теория

Структура и применение

Геоинформационные системы формируются из следующих компонентов:

• Информация — геоданные (хранятся в виде растровых и векторных слоёв) и их атрибуты. Геоданные закупаются или самостоятельно собираются пользователем.
• Аппаратная часть – представлена компьютерными платформами от мобильных гаджетов и ПК до мощных серверов.
• Программное обеспечение — специальные продукты для создания, редактирования и визуализации геоданных.

Данные в ГИС – это цифровые сведения о находящихся на земной поверхности объектах, территориях, инфраструктурах и явлениях, которые описаны через их положение в пространстве.

Цифровые ГИС технологии позволяют:

• автоматически вводить векторные и растровые (в том числе спутниковые) данные в ГИС;
• фильтровать геоданные по заданным атрибутивным параметрам;
• управлять базами данных;
• задавать стиль и визуализировать геоданные в виде интерактивных карт.

Пользователь ГИС одновременно получает в распоряжение систему управления базами данных, продвинутый графический редактор и мощный инструментарий для аналитики.

ГИС используют для решения теоретических научных и прикладных задач в разных сферах:

• географические и геологические инженерные изыскания, разработка месторождений;
• инфраструктурное проектирование;
• навигация для транспорта;
• мониторинг экологической обстановки, рационализация эксплуатации природных ресурсов;
• городское и региональное планирование, включая решения в градостроительстве;
• кадастровая деятельность;
• аналитика чрезвычайных ситуаций.

Активными пользователями ГИС становятся и предприниматели — владельцы сетевого бизнеса с множеством торговых точек или филиалов (автозаправки, магазины). Сбор и сопоставление геоданных с разных объектов упрощают управление и позволяют эффективнее планировать стратегию развития бизнеса.

Разновидности и классификация

Геоинформационные технологии разнообразны, так как «затачиваются» под определённые нужды и запросы пользователей. В зависимости от способа организации геоданных различают системы векторные, растровые и смешанные. По проблемной и тематической ориентации ГИС делятся на отраслевые, экологические, географические и другие.

По функционалу ГИС бывают:

• полнофункциональные – для создания и редактирования данных, аналитических операций и формирования карт;
• специализированные – в зависимости от сферы деятельности (например, программный комплекс NextGIS Заповедникдля особо охраняемых природных территорий);
• информационно-справочные — для ввода, обработки или только для просмотра данных.

Специалисты различают также геоинформационные технологии закрытые и открытые. В закрытых функционал ограничен, а открытые доступны для расширения и модернизации. «Достраивать» открытые системы могут сами пользователи, используя языки программирования.

Одна из наиболее важных классификаций ГИС – по охвату территорий. По этому критерию системы делятся на глобальные, субконтинентальные, национальные, региональные и субрегиональные.

В зависимости от пространственного охвата геоинформационные сервисы решают следующие задачи:

глобальные (Global GIS)

частные (Local GIS)

● анализ природных явлений на планете

● изучение событий планетарного масштаба

● изучение проблем перенаселения

● выбор удобного расположения для филиала

● поиск объектов или пути между точками

● оценка результатов предпринимательской деятельности

Региональные системы помогают принимать навигационные, инвестиционные и имущественные решения при развитии конкретного региона. А также решают системы, связанные с безопасностью населения.

Глобальные ГИС используются для схожих задач в государственных масштабах и, например, для оценки экологической ситуации в масштабах планеты. На основе этой оценки специалисты прогнозируют катаклизмы природного или техногенного характера и разрабатывают мероприятия по их предотвращению и оценке ущерба.

О функциональности ГИС

Чтобы решать задачи, связанные с пространственной инфраструктурой, необходимо обеспечить хранение информации об объектах.

В ГИС пространственные данные представляются в виде слоев. В таком виде удобно работать с геоданными и хранить их.

Это в свою очередь помогает оперативнее принимать управленческие решения и способствует полному информационному обеспечению на всех уровнях планирования.

Географические информационные системы работают с двумя типами данных:

• Векторные данные – данные в виде точек, линий и полигонов, которые можно редактировать и перемещать.
• Растровые данные – пиксельные изображения, отражающие либо саму земную поверхность (космоснимки), либо определённые свойства территории (степень снежного или растительного покрова).

Чтобы слои корректно отображались в ГИС, геоданным задаётся определённая система координат, соответствующая территории. Использование систем координат позволяет минимизировать искажения расстояний и углов между объектами на карте и реальным положением соответствующих объектов на поверхности Земли. Есть глобальные системы координат для использования в картах мира, но в них степень искажения углов и расстояний растёт от экватора к полюсам.

NextGIS – ПО ГИС под любые нужды

Программное обеспечение – именно та отрасль, в которой Россия уверенно конкурирует со странами Запада. Специалисты NextGIS разработали программное обеспечение, позволяющее в считанные минуты собрать в браузере полноценную Веб ГИС.

Платформа NextGIS – это программный комплекс для работы с геоданными на всех этапах. В него входят настольные и веб-приложения. Все компоненты связаны между собой, что позволяет экономить время и деньги при выборе ПО и работе с пространственными данными.

Основные компоненты платформы:

• NextGIS Web – серверная Веб ГИС для хранения и визуализации геоданных. Через Веб ГИС осуществляется управление доступом пользователей к данным. Сами данные можно как загружать и скачивать напрямую, так и импортировать и экспортировать через настольную ГИС.
• NextGIS QGIS – настольная ГИС для создания и редактирования геоданных. Включает большой набор инструментов для обработки и анализа геоданных и продвинутый графический редактор для оформления карт и подготовки их к печати. Специальный модуль NextGIS Connector позволяет импортировать геоданные из Веб ГИС, редактировать их и экспортировать обратно.
• NextGIS Mobile – полнофункциональная мобильная ГИС для смартфонов и планшетов на Android. Используется для полевых работ. Как и настольная программа, мобильное приложение предполагает загрузку слоёв из Веб ГИС для редактирования. Автоматическая синхронизация приложения с Веб ГИС позволяет сотрудникам в офисе отслеживать изменения в реальном времени. Приложение может работать офлайн, внесённые данные сохраняются в памяти смартфона и при появлении сети синхронизируются с Веб ГИС.

Также команда NextGIS разработала вспомогательные и специализированные сервисы и приложения:

• NextGIS Data – сервис для заказа геоданных. Доступны данные OSM на любую страну мира и регион, исторические данные OSM, данные о рельефе, данные космосъёмки и данные Реформы ЖКХ для России;
• NextGIS QMS – сервис для публичного размещения геосервисов. Кроме сайта, сервис представлен в виде плагина для NextGIS QGIS.
• NextGIS Toolbox – набор инструментов для обработки геоданных в браузере.
• NextGIS Frontend – набор JavaScript-библиотек для разработки веб-приложений.

Для командного полевого сбора данных разработана технология NextGIS Collector, состоит она из следующих компонентов:

• NextGIS Formbuilder – настольный визуальный графический редактор для создания мобильных форм сбора данных под конкретную задачу.
• NextGIS Web – пространство, куда загружается созданная в Formbuilder форма и где создаётся проект сбора данных.
• Мобильное приложение NextGIS Collector – инструмент для сборщиков. Через приложение команда подключается к проекту сбора и начинает вносить данные.

Все продукты NextGIS зарегистрированы в государственном реестре программ для ЭВМ и внесены в “Реестр отечественного ПО”

Источник: nextgis.ru

Геоинформационные системы (ГИС)

Геоинформационные системы (ГИС) — это автоматизированные системы, функциями которых являются сбор, хранение, интеграция, анализ и графическая интерпретация пространственно-временных данных, а также связанной с ними атрибутивной информации о представленных в ГИС объектах.

ГИС появились в 1960 гг при появлении технологий обработки информации в СУБД и визуализации графических данных в САПР, автоматизированного производства карт, управления сетями.

Назначение ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), такими как инвентаризация ресурсов, управление и планирование, поддержка принятия решений.

Этапы создания ГИС:

• предпроектные исследования, в тч изучение требований пользователя и функциональные возможности используемого ПО,
• технико-экономическое обоснование (ТЭО)
• оценка рентабельности,
• системное проектирование ГИС, включая стадию пилот-проекта, разработку ГИС;
• тестирование ГИС на небольшом территориальном фрагменте или тестовом участке или создание опытного образца,
• внедрение ГИС;
• эксплуатация и обслуживание ГИС.

Источники данных для создания ГИС:

• базовый слой — картографические материалы (топографические и общегеографические карты, карты административно-территориального деления, кадастровые планы и тд), используемые в виде геодезической системы координат и плоских прямоугольных координат картографических проекций исходных материалов, геодезических координат и проекций создаваемых базовых карт, на основе которых осуществляется построение цифровых моделей в ГИС и практически реализуются все их задачи.
• данные дистанционного зондирования (ДДЗ): в тч, получаемые с космических аппаратов и спутников материалы, Изображения получают и передают на Землю с носителей съемочной аппаратуры, размещенных на разных орбитах. Полученные снимки отличаются разным уровнем обзорности и детальности отображения объектов природной среды в нескольких диапазонах спектра (видимый и ближний инфракрасный, тепловой инфракрасный и радиодиапазон), что позволяет решать широкий спектр экологических задач. К методам дистанционного зондирования относятся также аэро- и наземные съемки, и другие неконтактные методы, например гидроакустические съемки рельефа морского дна. Материалы таких съемок обеспечивают получение как количественной, так и качественной информации о различных объектах природной среды;
• результаты геодезических измерений на местности, выполняемые нивелирами, теодолитами, электронными тахеометрами, GPS приемниками и др;
• данные государственных статистических служб по самым разным отраслям народного хозяйства, а также данные стационарных измерительных постов наблюдений (гидрологические и метеорологические данные, сведения о загрязнении окружающей среды и пр).
• литературные данные (справочные издания, книги, монографии и статьи, содержащие разнообразные сведения по отдельным типам географических объектов). В ГИС редко используется только один вид данных, чаще всего это сочетание разнообразных данных на какую-либо территорию.

Эффективное использование ГИС для решения разнообразных пространственно-локализованных задач требует от пользователя достаточного объема знаний о геодезических системах координат, картографических проекциях и других элементах математической основы карт ГИС, знаний о методах получения по карте различной информации, математических и других методов использования этой информации для решения пространственно-локализованных задач ГИС.

Научные, технические, технологические и прикладные аспекты проектирования, создания и использования ГИС изучаются геоинформатикой.

Данные, собираемые в геоинформатике, выделяют в особый класс данных, называемых геоданными.

Геоданные — данные о предметах, формах территории и инфраструктурах на поверхности Земли, причем как существенный элемент в них должны присутствовать пространственные отношения.

Геоданные описывают объекты через их положение в пространстве непосредственно (например, координатами) или косвенно (например, связями).

В целом следует выделить следующие технологии сбора данных в геоинформатике:

• воздушная съемка, которая включает аэросъемку, съемку с мининосителей;
• глобальная система позиционирования (GPS);
• космическая съемка, которая является одним из важнейших источников данных для ГИС при проведении природоресурсных исследований, экологического мониторинга, оценки сельскохозяйственных и лесных угодий и т. д.;
• карты или картографическая информация, которая является основой построения цифровых моделей ГИС;
• данные, поступающие через всемирную сеть Internet;
• наземная фотограмметрическая съемка служит источником информации для ГИС при анализе городских ситуаций, экологического мониторинга за деформацией и осадками;
• цифровая фотограмметрическая съемка основана на использовании цифровых фотограмметрических камер, которые позволяют выводить информацию в цифровом виде непосредственно на компьютер;
• видеосъемка, как источник данных для ГИС, используется в основном для целей мониторинга;
• документы, включая архивные таблицы и каталоги координат, служат основным источником данных для ввода в ГИС так называемой предметной или тематической информации, к которой относятся экономические, статистические, социологические и другие виды данных;
• геодезические методы (автоматизированные и не автоматизированные) используются для уточнения координатных данных,
• источником данных для ГИС являются также результаты обработки в других ГИС;
• фотографии, рисунки, чертежи, схемы, видеоизображения и звуки;
• статистические таблицы и текстовые описания, технические данные;
• почтовые адреса, телефонные книги и справочники;
• геодезические, экологические и любые другие сведения.

ГИС используют для решения научных и прикладных задач инфраструктурного проектирования, городского и регионального планирования, рационального использования природных ресурсов, мониторинга экологических ситуаций, принятия оперативных мер в условиях ЧС и тд.

ГИС классифицируются по следующим признакам:

1. По функциональным возможностям:

• полнофункциональные ГИС общего назначения;
• специализированные ГИС, ориентированные на решение конкретной задачи в какой либо предметной области;
• информационно-справочные системы для домашнего и информационно-справочного пользования. Функциональные возможности ГИС определяются также архитектурным принципом их построения:
• закрытые системы не имеют возможностей расширения, они способны выполнять только тот набор функций, который однозначно определен на момент покупки; — открытые системы отличаются легкостью приспособления, возможностями расширения, так как могут быть достроены самим пользователем при помощи специального аппарата (встроенных языков программирования).

2.По пространственному (территориальному) охвату ГИС подразделяются на глобальные (планетарные), общенациональные, региональные, локальные (в том числе муниципальные).

3.По проблемно-тематической ориентации — общегеографические, экологические и природопользовательские, отраслевые (водных ресурсов, лесопользования, геологические, туризма и т. д.).

4.По способу организации географических данных — векторные, растровые, векторно-растровые ГИС.

Структура ГИС включает комплекс технических средств (КТС) и программное обеспечение (ПО), информационное обеспечение (ИО).

КТС — это комплекс аппаратных средств, в тч, рабочая станция (персональный компьютер), устройства ввода-вывода информации, устройства обработки и хранения данных, средства телекоммуникации.

Рабочая станция используется для управления работой ГИС и выполнения процессов обработки данных, основанных на вычислительных и логических операциях.

Ввод данных реализуется с помощью разных технических средств и методов: непосредственно с клавиатуры, с помощью дигитайзера или сканера, через внешние компьютерные системы. Пространственные данные могут быть получены с электронных геодезических приборов, с помощью дигитайзера или сканера, либо с использованием фотограмметрических приборов.

Устройства для обработки и хранения данных интегрированы в системном блоке компьютера, включающем в себя центральный процессор, оперативную память, запоминающие устройства (жесткие диски, переносные магнитные и оптические носители информации, карты памяти, флеш-накопители и др.). Устройства вывода данных — монитор, графопостроитель, плоттер, принтер, с помощью которых обеспечивается наглядное представление результатов обработки пространственно-временных данных.

ПО — обеспечивает реализацию функциональных возможностей ГИС. Оно подразделяется на базовое и прикладное ПО.

Базовое ПО включает операционные системы (ОС), программные среды, сетевое программное обеспечение, системы управления базами данных, и модули управления средствами ввода и вывода данных, систему визуализации данных и модули для выполнения пространственного анализа.

Прикладное ПО -программные средства, предназначенные для решения специализированных задач в конкретной предметной области. Они реализуются в виде отдельных модулей (приложений) и утилит (вспомогательных средств).

ИО — совокупность массивов информации, систем кодирования и классификации информации.

Особенность хранения пространственных данных в ГИС — их разделение на слои.

Многослойная организация электронной карты, при наличии гибкого механизма управления слоями, позволяет объединить и отобразить гораздо большее количество информации, чем на обычной карте.

Информация, представленная в виде отдельных слоев, и их совместный анализ в разных комбинациях позволяет получать дополнительную информацию в виде производных слоев с их картографическим отображением (в виде изолинейных карт, совмещенных карт различных показателей и тд).

ГИС-технология объединяет разрозненные данные в единый вид, что упрощает принятие управленческих решений информационного обеспечения на различных уровнях планирования и получать, анализировать и принимать решения в науке, управлении хозяйствовании.

Рынок ГИС, отличающихся по функциональным возможностям, требованиям к КТС, ПО и ИО, довольно развит.

ПО — это одна из немногих отраслей, где РФ на равных конкурирует с Западом.

Источник: neftegaz.ru