11.2. Геоинформационные системы

Геоинформационная система (ГИС) – автоматизированная информационная система, предназначенная для обработки пространственно-временных данных, основой интеграции которых служит географическая информация. В ГИС осуществляется комплексная обработка информации – от ее сбора до хранения и представления.

Как система управления ГИС предназначены для обеспечения принятия решений по оптимальному управлению землями и ресурсами, городским хозяйством, недвижимостью, по управлению транспортом и розничной торговлей, использованию океанов или други пространственных объектов. При этом для принятия решений в числе других всегда используются картографические данные.

ГИС объединяет ряд технологий известных информационных систем таких как САПР, АСИС (автоматизированных справочно-информационных систем) и др.. Основу интеграции технологий ГИС составляют технологии САПР.

ГИС широко используют базы данных, а также включают в себя экспертные системы. Для получения большей наглядности выходных данных ГИС используют технологии мультимедиа.

Для создания ГИС-технологий служат инструментальные пакеты, представляющие программно-технологические комплексы. Основу процессов обработки составляет цифровое моделирование, буферизация объектов, анализ сетей, построение цифровых моделей местности и т. д..

В инструментальных системах поддерживается набор моделей (цифровых представлений) пространственных данных (векторная, топологическая и нетопологическая модели, квадродерево, растровая модель, линейные сети) для ввода данных, их анализа, моделирования и представления.

Инструментальные ГИС-системы могут включать набор модулей для формирования и ведения банков земельных данных, о состоянии жилого и нежилого фондов, информационного обеспечения администрации горда, ведения кадастра недвижимости, оценки и планированиягородских территорий, управления коммунальным хозяйством и т. д..

Цифровые модели местности. Развитие автоматизированных методов обработки пространственной информации привело к появлению нового направления в моделировании – цифрового моделирования.

Основной элемент цифрового моделирования – цифровая модель местности (ЦММ), которая может быть получена с помощью разнообразных технологий. Цифровая модель может иметь в качестве структурной основы иерархическую, реляционную, сетевую комлексную модель. Цифровые модели могут храниться в базах данных или независимо в виде файловых структур. Наибольшее распространение цифровые модели нашли в ГИС, строительстве, архитектуре.

Цифровые модели оперируют с различными типами информации:

• метрическая информация – передает метрическую (измерительную) характеристикуобъекта, т. е. координаты, размеры;

• атрибутивная информация – информация о свойствах и связях объектов (семантическая);

• синтаксическая информация – определяет последовательность работы при корректировкеили обновлении ЦММ, правила построения и представления ЦММ.

Частным случаем ЦММ является ЦМР – цифровая модель рельефа. Сбор данных для ЦМР осуществляется обычно путем цифрового преобразования горизонталей или расчета фотограмметрических измерений.

Инструментальные пакеты ГИС. Инструментальные пакеты программного обеспечения в отличие от жестко функциональных систем позволяют настраивать систему с учетом особенностей работы, вида информации, методов ее обработки, хранения и представления.

Серия модулей, составляющих большинство инструментальных пакетов ГИС, обеспечивает решение таких задач: цифрование карт, обмен данными в различных форматах, работа с реляционной базой данных, наложение карт, визуализация карт на дисплее, ответы на широкий набор запросов, интерактивное графическое редактирование, поиск объектов по их адресам и анализ линейных сетей с их оптимизацией.

В большинстве инструментальных ГИС осуществляется комплексная обработка информации – от сбора данных до ее хранения, обновления и представления. Такие системы относятся к классу полных. Они включают технологии сбора информации, используют максимальное количество методов моделирования, автоматизированного проектирования и решают ряд специальных проектных задач, которые в типовом автоматизированном проектирвании не встречаются.

Большинство инструментальных систем ориентированы на использование платформ PC. Среди них можно отметить: ArcInfo, ArcView, MapInfo, ArcCAD, GeoMedia, ERDAS и др..

Применение ГИС. Использование ГИС происходит на разных уровнях. Выделяют следующие уровни:

• глобальный уровень;

• всероссийский уровень;

• региональный уровень;

• локальный уровень;

• муниципальный уровень.

Одним из направлений применения ГИС являются электронные карты (ЭК). Они представляют собой динамическую визуализацию цифровых карт при помощи видеомониторов и соответствующего программного интерфейса.

Основой для создания и обновления ЭК являются изображения, которые получаются при съемке местности специальной аппаратурой, размещенной на борту воздушно-транспортных средств.

Применение ЭК вызвано необходимостью повышения эффективности использования информации в различных областях (научные исследования, навигация, социальное управление). ЭК можно рассматривать как многокомпонентную модель реальности. Основными целями ее создания являются:

• графическая коммуникация пространственных отношений и распределений;

• улучшение возможности анализа, обработки и отображения геоинформационных данных;

• визуальное отображение цифровых моделей явлений, не видимых для человеческого глаза;

• автоматизация отображения и кртографического 54ннализа в системахуправления;

• исследование объектов, явлений и процессов с учетом динамики их развития и возможного использования;

• получение экспертных решений в графическом виде в режимах реального и разделенного времени.

Цифровая картографическая информация является частью информационной основы ГИС.