спектр экологических задач. К методам дистанционного зондирования относятся также аэро- и наземные съемки, и другие неконтактные мето- ды, например гидроакустические съемки рельефа морского дна. Мате- риалы 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 приемни- ками и т. д.;

−данные государственных статистических служб по самым разным отраслям народного хозяйства, а также данные стационарных измери- тельных постов наблюдений (гидрологические и метеорологические дан- ные, сведения о загрязнении окружающей среды и т. д).

−литературные данные (справочные издания, книги, монографии и статьи, содержащие разнообразные сведения по отдельным типам гео- графических объектов).

В ГИС редко используется только один вид данных, чаще всего это сочетание разнообразных данных на какую-либо территорию.

18.2. Классификация геоинформационных систем

ГИС системы разрабатывают и применяют для решения научных и прикладных задач инфраструктурного проектирования, городского и ре- гионального планирования, рационального использования природных ре- сурсов, мониторинга экологических ситуаций, а также для принятия опе- ративных мер в условиях чрезвычайных ситуаций и др.

Множество задач, возникающих в жизни, привело к созданию различных ГИС, которые могут классифицироваться по следующим признакам:

∙ По функциональным возможностям:

−полнофункциональные ГИС общего назначения;

−специализированные ГИС, ориентированные на решение конкрет- ной задачи в какой либо предметной области;

−информационно-справочные системы для домашнего и информа- ционно-справочного пользования.

Функциональные возможности ГИС определяются также архитектур- ным принципом их построения:

−закрытые системы не имеют возможностей расширения, они спо- собны выполнять только тот набор функций, который однозначно опре- делен на момент покупки;

−открытые системы отличаются легкостью приспособления, воз- можностями расширения, так как могут быть достроены самим пользова- телем при помощи специального аппарата (встроенных языков програм- мирования).

147

∙По пространственному (территориальному) охвату ГИС подразде- ляются на глобальные (планетарные), общенациональные, региональ- ные, локальные (в том числе муниципальные).

∙По проблемно-тематической ориентации – общегеографические, экологические и природопользовательские, отраслевые (водных ресур- сов, лесопользования, геологические, туризма и т. д.).

∙По способу организации географических данных – векторные, рас- тровые, векторно-растровые ГИС.

18.3. Основные компоненты геоинформационных систем

К основным компонентам ГИС относят: технические (аппаратные) и программные средства, информационное обеспечение.

Технические средства – это комплекс аппаратных средств, приме- няемых при функционировании ГИС. К ним относятся рабочая станция (персональный компьютер), устройства ввода-вывода информации, уст- ройства обработки и хранения данных, средства телекоммуникации.

Рабочая станция используется для управления работой ГИС и выпол- нения процессов обработки данных, основанных на вычислительных и логических операциях. Современные ГИС способны оперативно обраба- тывать огромные массивы информации и визуализировать результаты.

Ввод данных реализуется с помощью разных технических средств и методов: непосредственно с клавиатуры, с помощью дигитайзера или сканера, через внешние компьютерные системы. Пространственные дан- ные могут быть получены с электронных геодезических приборов, с по- мощью дигитайзера или сканера, либо с использованием фотограммет- рических приборов.

Устройства для обработки и хранения данных интегрированы в сис- темном блоке компьютера, включающем в себя центральный процессор, оперативную память, запоминающие устройства (жесткие диски, пере- носные 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.

Программные средства – программное обеспечение (ПО) для реа- лизации функциональных возможностей ГИС. Оно подразделяется на базовое и прикладное ПО.

Базовые программные средства включают: операционные системы (ОС), программные среды, сетевое программное обеспечение, системы управления базами данных, а также модули управления средствами вво-

148

да и вывода данных, систему визуализации данных и модули для выпол- нения пространственного анализа.

К прикладному ПО относятся программные средства, предназначен-

ные для решения специализированных задач в конкретной предметной области. Они реализуются в виде отдельных модулей (приложений) и утилит (вспомогательных средств).

Информационное обеспечение – совокупность массивов информа- ции, систем кодирования и классификации информации. Особенность хранения пространственных данных в ГИС – их разделение на слои. Мно- гослойная организация электронной карты, при наличии гибкого меха- низма управления слоями, позволяет объединить и отобразить гораздо большее количество информации, чем на обычной карте.

18.4. Глобальные навигационные спутниковые системы

В настоящее время для определения положения точек или объектов в

пространстве широко применяются глобальные навигационные спутни- ковые системы (ГНСС): американская NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System) и российская ГЛОНАСС

(ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система). Их глобальность обеспечивается функционированием на околоземных орбитах искусст- венных спутников (ИСЗ), видимых из любой точки Земли. Данные спутни- ки непрерывно передают высокоточные измерительные сигналы и соз- дают, таким образом, вокруг нашей планеты информационное коорди- натно-временное поле. Используя данное поле, с помощью специаль- ного приемника и программного обеспечения можно определять положе- ние точек и объектов в пространстве и времени.

18.5. Принцип действия ГНСС

Принцип, на котором основано действие ГНСС, весьма прост – местопо- ложение объекта определяется путем измерения расстояний от него до ис- ходных точек, координаты которых известны. Сложность его реализации с помощью ГНСС обусловлена стремлением сделать систему глобальной, т. е. доступной в любое время на всей Земле и в окружающем пространст- ве. Для этого в качестве исходных точек выбраны искусственные спутники Земли, излучающие дальномерные радиосигналы, которые пользователь принимает на специальный приемник. Так как спутники движутся по своим орбитам, система предоставляет пользователю информацию о координа- тах ИСЗ на любой момент выполнения измерений.

149

		Применяемый	в ГНСС	метод
		определения	местоположения
		чек основан на линейной геодези-
		ческой засечке. Ее суть сводится к
		известной геометрической		задаче:
		найти на плоскости положение точ-
		ки K, если известны положения
		двух других точек А и В и расстоя-
Рис. 102.	Линейная засечка	ния от них до точки K соответст-
		венно S1 и S2 (рис. 102).

Искомая точка K принадлежит одновременно двум окружностям с ра- диусами S1 и S2, описанным из центров А и В, т. е. является одной из двух точек пересечения этих окружностей. В аналитическом представле-

нии эта задача выражается в виде системы двух уравнений

ìS = (X

A

- X

K

)2 - (Y

A

-Y )2

ï

1

K

,

í

(

)2

(

)2

ï

=

XB - XK

îS2

- YB -YK

где XА, YА, XВ, YВ и XK, YK – прямоугольные координаты точек на плоскости. Таким образом, искомые координаты XK, YK точки K получаются из

решения системы двух уравнений с двумя неизвестными.

При обобщении этой задачи от плоского построения к пространствен- ному вводится третья координата Z, и для определения теперь уже трех искомых координат ХK, YK, ZK точки K необходимо решить систему из трех

уравнений

ìïS1 = (X1 - XK )2 + (Y1 -YK )2 + (Z1 - ZK )2

ïíS2 = (X2 - XK )2 + (Y2 -YK )2 + (Y2 -YK )2 .

ï

ïîS3 = (X3 - XK )2 + (Y3 -YK )2 + (Y3 -YK )2

Следовательно, при решении пространственной линейной засечки должно быть три исходных пункта, которые не должны лежать на одной прямой, иначе система уравнений не будет иметь определенного реше- ния. Количество исходных точек, до которых измеряются расстояния, может быть и больше трех, тогда система уравнений становится переоп- ределенной, и задача решается методом наименьших квадратов. При- влечение избыточных измерений, позволяет повысить точность опреде-

ления координат и к тому же дает еще возможность включения в систему уравнений дополнительных неизвестных параметров, определение кото- рых необходимо для корректной работы с ГНСС.

150