GIS (DoubleGIS Barnaul)

Είναι αρκετά δύσκολο να δοθεί ένας σαφής, σύντομος ορισμός αυτού του φαινομένου. Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών (GIS)- αυτή είναι μια ευκαιρία για μια νέα ματιά στον κόσμο γύρω μας. Χωρίς γενικεύσεις και εικόνες, το GIS είναι μια σύγχρονη τεχνολογία υπολογιστών για τη χαρτογράφηση και την ανάλυση αντικειμένων στον πραγματικό κόσμο, καθώς και γεγονότων που συμβαίνουν στον πλανήτη μας. Αυτή η τεχνολογία συνδυάζει τις παραδοσιακές λειτουργίες βάσης δεδομένων, όπως το ερώτημα και η στατιστική ανάλυση, με τα οφέλη της πλούσιας οπτικοποίησης και της γεωγραφικής (χωρικής) ανάλυσης που παρέχει ένας χάρτης. Αυτές οι δυνατότητες διακρίνουν το GIS από άλλα συστήματα πληροφοριών και παρέχουν μοναδικές ευκαιρίες για τη χρήση του σε ένα ευρύ φάσμα εργασιών που σχετίζονται με την ανάλυση και την πρόβλεψη φαινομένων και γεγονότων στον περιβάλλοντα κόσμο, με κατανόηση και ανάδειξη των κύριων παραγόντων και αιτιών, καθώς και πιθανές συνέπειες, με τον σχεδιασμό στρατηγικών αποφάσεων και τις συνεχείς συνέπειες των ενεργειών που λαμβάνονται. Η χαρτογράφηση και η γεωγραφική ανάλυση δεν είναι εντελώς νέα. Ωστόσο, η τεχνολογία GIS παρέχει μια νέα, πιο σύγχρονη, πιο αποτελεσματική, βολική και ταχύτερη προσέγγιση για την ανάλυση προβλημάτων και την επίλυση προβλημάτων που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα γενικά και μια συγκεκριμένη οργάνωση ή ομάδα ανθρώπων ειδικότερα. Αυτοματοποιεί τη διαδικασία ανάλυσης και πρόβλεψης. Πριν από τη χρήση του GIS, μόνο λίγοι κατείχαν την τέχνη της σύνοψης και της πλήρους ανάλυσης γεωγραφικών πληροφοριών προκειμένου να λαμβάνουν τεκμηριωμένες βέλτιστες αποφάσεις βασισμένες σε σύγχρονες προσεγγίσεις και εργαλεία. Το GIS είναι πλέον μια βιομηχανία πολλών εκατομμυρίων δολαρίων στην οποία συμμετέχουν εκατοντάδες χιλιάδες άνθρωποι σε όλο τον κόσμο. Το GIS διδάσκεται σε σχολεία, κολέγια και πανεπιστήμια. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας - είτε για την ανάλυση παγκόσμιων προβλημάτων όπως ο υπερπληθυσμός, η ρύπανση του εδάφους, η μείωση της δασικής γης, οι φυσικές καταστροφές ή για την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων, όπως η εύρεση της καλύτερης διαδρομής μεταξύ των σημείων, επιλογή της βέλτιστης τοποθεσίας για νέο γραφείο, αναζήτηση σπιτιών στη διεύθυνσή του, τοποθέτηση αγωγού στην περιοχή, διάφορες δημοτικές εργασίες. Με βάση την εδαφική κάλυψη, υπάρχουν παγκόσμια GIS, υποηπειρωτικά GIS, εθνικά GIS, συχνά με κρατικό καθεστώς, περιφερειακό GIS, υποπεριφερειακό GIS και τοπικό GIS.

Τα GIS διαφέρουν στον θεματικό τομέα της μοντελοποίησης πληροφοριών, για παράδειγμα, αστικό GIS ή δημοτικό GIS, MGIS (αστικό GIS), περιβαλλοντικό GIS (περιβαλλοντικό GIS) κ.λπ. Μεταξύ αυτών, τα συστήματα πληροφοριών γης έλαβαν ειδική ονομασία, καθώς είναι ιδιαίτερα διαδεδομένα. Ο προσανατολισμός του προβλήματος του GIS καθορίζεται από τα καθήκοντα που επιλύει (επιστημονικά και εφαρμοσμένα), συμπεριλαμβανομένης της απογραφής πόρων (συμπεριλαμβανομένου του κτηματολογίου), της ανάλυσης, της αξιολόγησης, της παρακολούθησης, της διαχείρισης και σχεδιασμού και της υποστήριξης αποφάσεων. Το ολοκληρωμένο GIS, το IGIS (integrated GIS, IGIS) συνδυάζει τη λειτουργικότητα του GIS και των ψηφιακών συστημάτων επεξεργασίας εικόνας (δεδομένα τηλεπισκόπησης) σε ένα ενιαίο ολοκληρωμένο περιβάλλον.

Τα GIS πολλαπλών κλιμάκων ή ανεξάρτητων κλίμακας (multiscale GIS) βασίζονται σε πολλαπλές ή πολλαπλές αναπαραστάσεις χωρικών αντικειμένων (πολλαπλή αναπαράσταση, αναπαράσταση πολλαπλών κλιμάκων), παρέχοντας γραφική ή χαρτογραφική αναπαραγωγή δεδομένων σε οποιοδήποτε από τα επιλεγμένα επίπεδα κλίμακας με βάση ένα ενιαίο σύνολο δεδομένων με την υψηλότερη χωρική ανάλυση . Το χωροχρονικό GIS λειτουργεί με χωροχρονικά δεδομένα. Η υλοποίηση έργων γεωγραφικών πληροφοριών (έργο GIS), η δημιουργία ενός GIS με την ευρεία έννοια του όρου, περιλαμβάνει τα στάδια: έρευνας πριν από το έργο (μελέτη σκοπιμότητας), συμπεριλαμβανομένης της μελέτης των απαιτήσεων των χρηστών (απαιτήσεις χρήστη) και λειτουργικότητα του λογισμικού GIS που χρησιμοποιείται, μελέτη σκοπιμότητας, αξιολόγηση συσχέτισης «κόστος/κέρδη» (κόστος/οφέλη). Σχεδιασμός συστήματος GIS (σχεδιασμός GIS), συμπεριλαμβανομένου του σταδίου πιλοτικού έργου, ανάπτυξη GIS. τη δοκιμή του σε ένα μικρό εδαφικό θραύσμα ή δοκιμαστική περιοχή, τη δημιουργία πρωτοτύπων ή τη δημιουργία ενός πρωτοτύπου ή πρωτοτύπου· Εφαρμογή GIS; λειτουργία και χρήση. Οι επιστημονικές, τεχνικές, τεχνολογικές και εφαρμοσμένες πτυχές του σχεδιασμού, της δημιουργίας και της χρήσης GIS μελετώνται από τη γεωπληροφορική.

Ιστορία του GIS

Αρχική περίοδος (τέλη δεκαετίας 1950 - αρχές δεκαετίας 1970)

Έρευνα θεμελιωδών δυνατοτήτων, συνοριακές περιοχές γνώσης και τεχνολογίας, ανάπτυξη εμπειρικής εμπειρίας, πρώτα μεγάλα έργα και θεωρητική εργασία.

• Η εμφάνιση των ηλεκτρονικών υπολογιστών (υπολογιστές) στη δεκαετία του '50.
• Η εμφάνιση ψηφιοποιητών, plotter, οθονών γραφικών και άλλων περιφερειακών συσκευών τη δεκαετία του '60.
• Δημιουργία αλγορίθμων λογισμικού και διαδικασιών για γραφική απεικόνιση πληροφοριών σε οθόνες και χρήση plotter.
• Δημιουργία επίσημων μεθόδων χωρικής ανάλυσης.
• Δημιουργία λογισμικού διαχείρισης βάσεων δεδομένων.

Περίοδος κυβερνητικών πρωτοβουλιών (αρχές δεκαετίας 1970 - αρχές δεκαετίας 1980)

Η κρατική υποστήριξη για το GIS τόνωσε την ανάπτυξη πειραματικών εργασιών στον τομέα του GIS με βάση τη χρήση βάσεων δεδομένων σε δίκτυα δρόμων:

• Αυτοματοποιημένα συστήματα πλοήγησης.
• Συστήματα απομάκρυνσης αστικών απορριμμάτων και απορριμμάτων.
• Κίνηση οχημάτων σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης κ.λπ.

Περίοδος εμπορικής ανάπτυξης (αρχές δεκαετίας 1980 - σήμερα)

Μια ευρεία αγορά για ποικιλία λογισμικού, η ανάπτυξη επιτραπέζιων GIS, η επέκταση του πεδίου εφαρμογής τους μέσω ενσωμάτωσης με μη χωρικές βάσεις δεδομένων, η εμφάνιση εφαρμογών δικτύου, η εμφάνιση σημαντικού αριθμού μη επαγγελματίες χρηστών, συστήματα που υποστήριξη μεμονωμένων συνόλων δεδομένων σε μεμονωμένους υπολογιστές, ανοίγοντας το δρόμο για συστήματα που υποστηρίζουν εταιρικές και κατανεμημένες βάσεις γεωγραφικών δεδομένων.

Περίοδος χρήσης (τέλη δεκαετίας 1980 - σήμερα)

Ο αυξημένος ανταγωνισμός μεταξύ των εμπορικών παραγωγών υπηρεσιών τεχνολογίας γεωπληροφοριών δίνει πλεονεκτήματα στους χρήστες GIS· η διαθεσιμότητα και το «ανοιχτό» του λογισμικού επιτρέπει τη χρήση και ακόμη και την τροποποίηση προγραμμάτων, την εμφάνιση «λέσχες» χρηστών, τηλεδιασκέψεις, γεωγραφικά διαχωρισμένες αλλά σχετικές ομάδες χρηστών, αυξημένη ανάγκη για γεωδεδομένα, η αρχή της διαμόρφωσης της παγκόσμιας υποδομής γεωγραφικών πληροφοριών.

Πώς λειτουργεί το GIS

Ένα GIS αποθηκεύει πληροφορίες για τον πραγματικό κόσμο ως ένα σύνολο θεματικών επιπέδων που συγκεντρώνονται με βάση τη γεωγραφική θέση. Αυτή η απλή αλλά πολύ ευέλικτη προσέγγιση έχει αποδείξει την αξία της στην επίλυση ποικίλων προβλημάτων του πραγματικού κόσμου: παρακολούθηση της κίνησης οχημάτων και υλικών, λεπτομερής χαρτογράφηση των πραγματικών συνθηκών και προγραμματισμένων δραστηριοτήτων και μοντελοποίηση της παγκόσμιας ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας. Όλες οι γεωγραφικές πληροφορίες περιέχουν πληροφορίες σχετικά με τη χωρική τοποθεσία, είτε πρόκειται για αναφορά σε γεωγραφικές ή άλλες συντεταγμένες, είτε για αναφορές σε διεύθυνση, ταχυδρομικό κώδικα, εκλογική περιφέρεια ή απογραφή, αναγνωριστικό γης ή δάσους, όνομα δρόμου κ.λπ. Όταν χρησιμοποιούνται τέτοιοι σύνδεσμοι για τον αυτόματο προσδιορισμό της θέσης ή των τοποθεσιών των χαρακτηριστικών, χρησιμοποιείται μια διαδικασία που ονομάζεται γεωκωδικοποίηση. Με τη βοήθειά του, μπορείτε γρήγορα να προσδιορίσετε και να δείτε στον χάρτη πού βρίσκεται το αντικείμενο ή το φαινόμενο που σας ενδιαφέρει, όπως το σπίτι όπου μένει ο φίλος σας ή ο οργανισμός που χρειάζεστε, πού σημειώθηκε σεισμός ή πλημμύρα, ποια διαδρομή είναι ευκολότερο και πιο γρήγορο να φτάσετε στο σημείο που χρειάζεστε ή στο σπίτι.

Διανυσματικά και ράστερ μοντέλα

Το GIS μπορεί να λειτουργήσει με δύο σημαντικά διαφορετικούς τύπους δεδομένων - διανυσματικά και ράστερ. Σε ένα διανυσματικό μοντέλο, οι πληροφορίες σχετικά με σημεία, γραμμές και πολύγωνα κωδικοποιούνται και αποθηκεύονται ως ένα σύνολο συντεταγμένων X,Y. Η θέση ενός σημείου (σημειακού αντικειμένου), για παράδειγμα μιας γεώτρησης, περιγράφεται από ένα ζεύγος συντεταγμένων (X,Y). Γραμμικά χαρακτηριστικά όπως δρόμοι, ποτάμια ή αγωγοί αποθηκεύονται ως σύνολα συντεταγμένων X,Y. Τα χαρακτηριστικά πολυγώνων, όπως λεκάνες απορροής ποταμών, αγροτεμάχια ή περιοχές εξυπηρέτησης, αποθηκεύονται ως ένα κλειστό σύνολο συντεταγμένων. Το διανυσματικό μοντέλο είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την περιγραφή διακριτών αντικειμένων και είναι λιγότερο κατάλληλο για την περιγραφή συνεχώς μεταβαλλόμενων ιδιοτήτων όπως τύπους εδάφους ή προσβασιμότητας αντικειμένων. Το μοντέλο ράστερ είναι βέλτιστο για εργασία με συνεχείς ιδιότητες. Μια εικόνα ράστερ είναι ένα σύνολο τιμών για μεμονωμένα στοιχειώδη στοιχεία (κελιά), είναι παρόμοια με έναν σαρωμένο χάρτη ή εικόνα. Και τα δύο μοντέλα έχουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους. Το σύγχρονο GIS μπορεί να λειτουργήσει τόσο με διανυσματικά όσο και με ράστερ μοντέλα.

Επίπεδα GIS

Όλες οι χαρτογραφικές πληροφορίες στο GIS είναι οργανωμένες σε μορφή επιπέδων. Τα επίπεδα είναι το πρώτο επίπεδο αφαίρεσης στο GIS. Όταν εργαζόμαστε με GIS, απαιτείται να διαιρούμε τα υπάρχοντα δεδομένα μας σε επίπεδα. Κάθε στρώμα περιέχει αντικείμενα ενός συγκεκριμένου τύπου, ενωμένα με κοινά χαρακτηριστικά. Δουλεύοντας σε GIS, μπορούμε να συνδέσουμε και να αποσυνδέσουμε επίπεδα που μας ενδιαφέρουν ή να αλλάξουμε τη σειρά με την οποία εμφανίζονται. Τα στρώματα είναι των εξής τύπων:

Σημείο

Τα επίπεδα σημείων περιέχουν χαρακτηριστικά που μπορούν να αφαιρεθούν σε ένα σημείο, όπως ένα πηγάδι ή μια πόλη. Για λόγους σαφήνειας κατανόησης, ακόμη και μια πόλη μπορεί να αναπαρασταθεί ως κουκκίδα.

Γραμμικός

Αυτά τα αντικείμενα μπορούν να αφαιρεθούν σε μια σπασμένη ή ομαλή γραμμή, όπως ποτάμια, δρόμοι ή αγωγοί.

Πολυγωνικό ή εμβαδόν

Αντικείμενα αυτού του τύπου αναπαρίστανται ότι βρίσκονται μέσα σε ένα συγκεκριμένο πολύγωνο, για παράδειγμα, περιοχές αδειών.

Τα αντικείμενα περιοχής μπορεί να αποτελούνται από πολλά περιγράμματα. Αυτό είναι απαραίτητο εάν θέλετε να αναπαραστήσετε ένα πολύγωνο με μια τρύπα μέσα. Το σχήμα δείχνει ένα παράδειγμα κανονικού πολυγώνου και πολυγώνου που αποτελείται από δύο περιγράμματα.

Το τελευταίο σημείο ενός πολυγώνου πρέπει πάντα να συμπίπτει με το πρώτο σημείο. Είτε αυτό είναι σωστό είτε λάθος, έτσι είναι στα συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών. Έτσι, ένα πολύγωνο δεν μπορεί να έχει λιγότερα από τέσσερα σημεία. Εάν το πολύγωνο έχει μηδενικό εμβαδόν, δηλαδή εκφυλίζεται, τότε πρέπει να διαγραφεί. Το πολύγωνο δεν πρέπει επίσης να έχει αυτοτομές. Τέτοιες ελλείψεις μπορεί αργότερα να οδηγήσουν σε σοβαρά σφάλματα στους υπολογισμούς και ως εκ τούτου θα πρέπει να αποφεύγονται.

εικόνες

Γραφικά ράστερ που συνδέονται με γεωγραφικές συντεταγμένες, όπως δορυφορικές εικόνες ή σαρωμένοι χάρτες.

Μοντέλα πλέγματος

Αυτοί είναι δομικοί χάρτες και χάρτες παραμέτρων. Αρχικά, τέτοια μοντέλα βασίστηκαν σε ένα ορθογώνιο πλέγμα, όπου η τιμή Z (παράμετρος) υποδεικνύονταν στους κόμβους του πλέγματος.

Τώρα η δομή τέτοιων μοντέλων είναι συχνά πιο περίπλοκη, αλλά παραδοσιακά συνεχίζουν να ονομάζονται πλέγματα ή πλέγματα. Τα σύγχρονα πλέγματα μπορεί να περιέχουν σφάλματα, περιοχές βελτίωσης ή να βασίζονται σε σφήνες. Η έννοια των μοντέλων πλέγματος παραμένει η ίδια: μια συνεχής αναπαράσταση μιας παραμέτρου σε μια συγκεκριμένη περιοχή.

Ένα spline mesh διαφέρει από ένα κανονικό πλέγμα στο ότι η επιφάνειά του είναι τέλεια λεία, κάτι που είναι πιο φυσικό για τα περισσότερα μοντέλα. Τα πλέγματα θραύσης περιέχουν πρόσθετα τμήματα για την προσομοίωση ενός ομαλού κατάγματος. Σε ένα συμβατικό μοντέλο πλέγματος, το κενό εμφανίζεται σε βήματα. Τα μοντέλα πλέγματος ονομάζονται επίσης χάρτες περιγράμματος.

Ειδικοί τύποι στρώσεων

Αυτοί οι πέντε τύποι επιπέδων είναι στάνταρ για κάθε επαγγελματικό GIS, αλλά εκτός από αυτούς, μπορεί να υπάρχουν και άλλοι, ειδικοί τύποι δεδομένων που καθορίζονται από το πεδίο εφαρμογής του συστήματος. Για παράδειγμα, αυτά μπορεί να είναι σφάλματα (για μοντελοποίηση δικτυωμάτων σφαλμάτων), χάρτες ράστερ (για αναπαράσταση πολύ μεγάλων εικόνων ράστερ), τρισδιάστατα μοντέλα (για μοντέλα 3D δεξαμενής).

Πίνακες δεδομένων GIS

Τα σημεία γραμμής και τα πολύγωνα έχουν πίνακες δεδομένων χαρακτηριστικών για τα χαρακτηριστικά τους.

Κάθε χαρακτηριστικό στον χάρτη έχει μια αντίστοιχη σειρά στον πίνακα δεδομένων. Χρησιμοποιώντας τον πίνακα δεδομένων, μπορείτε να βρείτε και να ταξινομήσετε αντικείμενα, να τα επισημάνετε στον χάρτη κατά χαρακτηριστικά ή να προβάλετε τα χαρακτηριστικά των επιλεγμένων αντικειμένων. Ένας πίνακας χαρακτηριστικών σάς επιτρέπει να αναζητήσετε αντικείμενα, να τα ταξινομήσετε, να τα επιλέξετε κατά συνθήκες, να τα ομαδοποιήσετε, να δημιουργήσετε φίλτρα και να πραγματοποιήσετε υπολογισμούς. Ένας πίνακας χαρακτηριστικών μετατρέπει ένα GIS σε βάση δεδομένων στην οποία μπορείτε να εκτελέσετε ανάλυση δεδομένων ή διαχείριση δεδομένων χρησιμοποιώντας προηγμένα εργαλεία GIS. Χωρίς πίνακες χαρακτηριστικών, τα συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών δεν θα είχαν νόημα και οι χάρτες σε αυτά δεν θα ήταν χάρτες, αλλά απλά σχέδια, όπως σχέδια στο CorelDraw ή στο Paint.

Τα σημεία εντός των γραμμών και τα πολύγωνα έχουν επίσης τους δικούς τους πίνακες χαρακτηριστικών. Για παράδειγμα, τα σεισμικά προφίλ μπορούν να φορτωθούν μαζί με δεδομένα σε επιλεγμένους ορίζοντες και να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή χαρτών σε ισογραμμές. Ο πίνακας δεδομένων υποστηρίζει την έννοια των επιλεγμένων αντικειμένων· τέτοιες σειρές στον πίνακα επισημαίνονται με διαφορετικό χρώμα. Τα επιλεγμένα αντικείμενα εμφανίζονται επίσης ελαφρώς διαφορετικά στον χάρτη. Η επιλογή αντικειμένων χρησιμοποιείται πολύ συχνά στην ανάλυση δεδομένων. Τα αντικείμενα μπορούν να επιλεγούν τόσο στον πίνακα όσο και στον χάρτη, καθώς και σύμφωνα με καθορισμένες συνθήκες.

Σχηματισμός στρωμάτων

Ένα πολύ σημαντικό θέμα είναι ο σωστός σχηματισμός της δομής του στρώματος. Η χρησιμότητα οποιασδήποτε βάσης δεδομένων, συμπεριλαμβανομένου του GIS, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη σωστή δομή των δεδομένων. Μπορείτε ακόμη να διατυπώσετε τα εξής: η χρησιμότητα της βάσης δεδομένων είναι ευθέως ανάλογη με τη σωστή οργάνωση και σειρά στα δεδομένα. Εάν τα δεδομένα στη βάση δεδομένων περιέχουν μεγάλο αριθμό σφαλμάτων ή είναι εσφαλμένα οργανωμένα, τότε αυτό μπορεί να αναιρέσει όλα τα πλεονεκτήματα της βάσης δεδομένων καθαυτή. Για το λόγο αυτό, η ικανότητα σωστής δομής των πληροφοριών είναι σημαντική. Για παράδειγμα, εάν φορτώνετε σεισμικά δεδομένα, τότε θα ήταν σωστό να συνδυάσετε όλα τα σεισμικά μέρη σε ένα στρώμα και να μην δημιουργήσετε πολλά επίπεδα ομαδοποιώντας τα ανά περιοχή ή περιοχή. Είναι καλύτερα να τηρείτε αυτόν τον κανόνα: ένας τύπος δεδομένων - ένας πίνακας (ή ένα στρώμα). Από την άλλη πλευρά, είναι προτιμότερο να τοποθετούνται ανόμοια αντικείμενα σε διαφορετικά επίπεδα, ακόμα κι αν τα ενώνει ένα κοινό θέμα. Επομένως, είναι καλύτερο να χωρίσετε τους δρόμους και τους σιδηροδρόμους σε δύο στρώματα και στη συνέχεια να τους τοποθετήσετε στην ομάδα "Διαδρομές μεταφοράς".

Συντεταγμένες

Όλοι γνωρίζουν ότι η γη είναι στρογγυλή και ο χάρτης είναι επίπεδος και η επιφάνεια της μπάλας δεν μπορεί να μετατραπεί σε ένα επίπεδο χωρίς παραμόρφωση. Για το λόγο αυτό, οι προβολές χρησιμοποιούνται στη χαρτογραφία. Οι προβολές είναι κανόνες και τύποι για τη μετατροπή μιας συντεταγμένης σε άλλες. Μια συνήθως χρησιμοποιούμενη μετατροπή είναι από σφαιρικές (γεωγραφικές) συντεταγμένες σε ορθογώνιες συντεταγμένες (συντεταγμένες χάρτη). Οι προβολές μπορεί να είναι ίσες ή ισόγωνες, δηλαδή διατηρούν την περιοχή των αντικειμένων ή των γωνιών. Μερικές φορές μια προβολή μπορεί να παραμορφώσει και τα δύο, ελαχιστοποιώντας εντελώς την παραμόρφωση. Για τη χώρα μας, το τυπικό σύστημα μετασχηματισμού είναι το σύστημα συντεταγμένων «42ο έτος». Το σύστημα «42ο έτος» χωρίζει την επικράτεια του πλανήτη σε 60 ζώνες, 6 μοίρες η καθεμία. Η περιοχή Tyumen, για παράδειγμα, βρίσκεται εντός της 12ης, 13ης και 14ης ζώνης. Το «42ο έτος» είναι μια προβολή ίσης έκτασης. Τα GIS είναι σχεδιασμένα με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούν να αποθηκεύουν δεδομένα σε ένα σύστημα συντεταγμένων και να τα εμφανίζουν σε άλλο. Επομένως, είναι απαραίτητο να μην μπερδευτούμε με ποιο σύστημα συντεταγμένων είναι αποθηκευμένα τα δεδομένα και σε ποιο εμφανίζονται στον χάρτη. Για να μειώσει τη σύγχυση με τις προβολές, το Isoline υποστηρίζει μόνο δύο επιλογές δεδομένων πηγής:

• Ορθογώνιες συντεταγμένες (οποιεσδήποτε αυθαίρετες συντεταγμένες στις οποίες δεν εφαρμόζονται μετασχηματισμοί).
• Γεωγραφικές συντεταγμένες (μοίρες, λεπτά, δευτερόλεπτα, οι οποίες, όταν εμφανίζονται σε χάρτη, μετατρέπονται σε κάποια προβολή).

Ακολουθούν επιλογές για την εμφάνιση της ίδιας περιοχής σε διαφορετικά συστήματα συντεταγμένων και προβολές.

Η προβολή είναι «πολυκωνική». Οι πραγματικές συντεταγμένες είναι μοίρες, οι εμφανιζόμενες συντεταγμένες είναι μοίρες.

Η προβολή δεν έχει οριστεί. Οι πραγματικές συντεταγμένες είναι "πολυκωνικές", οι εμφανιζόμενες συντεταγμένες είναι ορθογώνιες.

Η προβολή δεν έχει οριστεί. Οι πραγματικές συντεταγμένες είναι μοίρες, οι εμφανιζόμενες συντεταγμένες είναι ορθογώνιες.

Η προβολή είναι «πολυκωνική». Οι πραγματικές συντεταγμένες είναι "πολυκωνικές", οι εμφανιζόμενες συντεταγμένες είναι ορθογώνιες.

Όπως μπορείτε να δείτε από τις φωτογραφίες, οι δύο πρώτες μας ταιριάζουν αρκετά, αλλά το τρίτο και το τέταρτο όχι. Το τρίτο σχέδιο, στην πραγματικότητα, είναι αρκετά σωστό, αλλά η προβολή δεν υποδεικνύεται και επομένως βλέπουμε την εικόνα "ως έχει", σε μοίρες. Στην τέταρτη εικόνα, προσπαθήσαμε να εμφανίσουμε ένα πολύγωνο του οποίου τα δεδομένα δεν είναι μοίρες σε μια «πολυκωνική» προβολή και το σύστημα δεν μας καταλάβαινε. Από αυτό μπορούμε να συναγάγουμε το ακόλουθο συμπέρασμα: είναι αδύνατο να ορίσετε μια προβολή για ορθογώνιες συντεταγμένες, καθώς σε αυτήν την περίπτωση οι τύποι μετασχηματισμού εφαρμόζονται σε αυτές για δεύτερη φορά και η εικόνα αποδεικνύεται λανθασμένη.

Είναι επίσης απαραίτητο να ληφθεί υπόψη το γεγονός ότι μια ευθεία γραμμή που σχεδιάζεται σε ένα σύστημα συντεταγμένων δεν είναι ευθεία σε ένα άλλο σύστημα και οι περιοχές των αντικειμένων μπορεί να διαφέρουν, ακόμη και αν οι προβολές είναι ίσες σε εμβαδόν.

Ορθογώνιες συντεταγμένες

"πολυκωνικό", χωρίς προσαρμογές οθόνης.

Σύστημα συντεταγμένων Mollweide.

πολυκωνικό", με ρυθμίσεις οθόνης.

Επομένως, εάν χρειάζεστε ακριβή μήκη γραμμών, ακριβείς περιοχές και ακριβή εμφάνιση, τότε πρέπει να χρησιμοποιήσετε ειδικά εργαλεία συστήματος.

Προβλήματα που λύνει το GIS

Ένα GIS γενικής χρήσης εκτελεί συνήθως πέντε δραστηριότητες δεδομένων (καθήκοντα), μεταξύ άλλων: εισαγωγή, χειραγώγηση, διαχείριση, αναζήτηση και ανάλυση και οπτικοποίηση.

Εισαγω

Για να χρησιμοποιηθούν σε ένα GIS, τα δεδομένα πρέπει να μετατραπούν σε κατάλληλη ψηφιακή μορφή. Η διαδικασία μετατροπής δεδομένων από χάρτινους χάρτες σε αρχεία υπολογιστή ονομάζεται ψηφιοποίηση. Στο σύγχρονο GIS, αυτή η διαδικασία μπορεί να αυτοματοποιηθεί χρησιμοποιώντας τεχνολογία σαρωτή, η οποία είναι ιδιαίτερα σημαντική για μεγάλα έργα, ή, για μικρές εργασίες, τα δεδομένα μπορούν να εισαχθούν χρησιμοποιώντας ψηφιοποιητή. Πολλά δεδομένα έχουν ήδη μεταφραστεί σε μορφές που είναι άμεσα κατανοητές από πακέτα GIS.

Χειρισμός

Συχνά, για να ολοκληρωθεί ένα συγκεκριμένο έργο, τα υπάρχοντα δεδομένα πρέπει να τροποποιηθούν περαιτέρω για να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις του συστήματός σας. Για παράδειγμα, οι γεωγραφικές πληροφορίες μπορεί να είναι σε διαφορετικές κλίμακες (οι κεντρικές γραμμές του δρόμου είναι σε κλίμακα 1:100.000, τα όρια των απογραφών είναι σε κλίμακα 1:50.000 και οι κατοικίες είναι σε κλίμακα 1:10.000). Για κοινή επεξεργασία και οπτικοποίηση, είναι πιο βολικό να παρουσιάζονται όλα τα δεδομένα σε μια ενιαία κλίμακα. Η τεχνολογία GIS παρέχει διαφορετικούς τρόπους χειρισμού χωρικών δεδομένων και εξαγωγής των δεδομένων που απαιτούνται για μια συγκεκριμένη εργασία.

Ελεγχος

Σε μικρά έργα, οι γεωγραφικές πληροφορίες μπορούν να αποθηκευτούν ως κανονικά αρχεία. Αλλά με την αύξηση του όγκου των πληροφοριών και την αύξηση του αριθμού των χρηστών, είναι πιο αποτελεσματικό να χρησιμοποιούνται συστήματα διαχείρισης βάσεων δεδομένων (DBMS) για αποθήκευση, δομή και διαχείριση δεδομένων ή ειδικά εργαλεία υπολογιστή για εργασία με ολοκληρωμένα σύνολα δεδομένων (βάσεις δεδομένων ). Στο GIS, είναι πιο βολικό να χρησιμοποιείται μια σχεσιακή δομή, στην οποία τα δεδομένα αποθηκεύονται σε μορφή πίνακα. Σε αυτήν την περίπτωση, τα κοινά πεδία χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση πινάκων. Αυτή η απλή προσέγγιση είναι αρκετά ευέλικτη και χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλές εφαρμογές GIS και μη.

Ερώτηση και ανάλυση

Εάν έχετε GIS και γεωγραφικές πληροφορίες, θα μπορείτε να λάβετε απαντήσεις σε απλές ερωτήσεις (ποιος είναι ο ιδιοκτήτης αυτού του οικοπέδου; Σε ποια απόσταση μεταξύ τους βρίσκονται αυτά τα αντικείμενα; Πού βρίσκεται αυτή η βιομηχανική ζώνη;) και σε πιο σύνθετες ερωτήματα που απαιτούν πρόσθετη ανάλυση (Πού υπάρχουν χώροι για κατασκευή νέας κατοικίας; Ποιος είναι ο κύριος τύπος εδάφους κάτω από τα ελατοδάση; Πώς θα επηρεάσει η κατασκευή ενός νέου δρόμου την κυκλοφορία;). Τα ερωτήματα μπορούν να οριστούν είτε κάνοντας απλά κλικ σε ένα συγκεκριμένο αντικείμενο είτε χρησιμοποιώντας προηγμένα αναλυτικά εργαλεία. Χρησιμοποιώντας το GIS, μπορείτε να αναγνωρίσετε και να ορίσετε μοτίβα αναζήτησης και να παίξετε σενάρια όπως "τι θα συμβεί αν...". Τα σύγχρονα GIS διαθέτουν πολλά ισχυρά εργαλεία ανάλυσης, μεταξύ των οποίων δύο είναι τα πιο σημαντικά: η ανάλυση εγγύτητας και η ανάλυση επικάλυψης. Για να αναλύσει την εγγύτητα των αντικειμένων μεταξύ τους, το GIS χρησιμοποιεί μια διαδικασία που ονομάζεται buffering. Βοηθά να απαντηθούν ερωτήσεις όπως: Πόσα σπίτια βρίσκονται σε απόσταση 100 μέτρων από αυτό το υδάτινο σώμα; Πόσοι πελάτες μένουν σε απόσταση 1 χιλιομέτρου από αυτό το κατάστημα; Ποιο είναι το μερίδιο του πετρελαίου που παράγεται από πηγάδια που βρίσκονται σε απόσταση 10 km από το κτίριο διαχείρισης αυτού του τμήματος παραγωγής πετρελαίου και φυσικού αερίου; Η διαδικασία επικάλυψης περιλαμβάνει την ενοποίηση δεδομένων που βρίσκονται σε διαφορετικά θεματικά επίπεδα. Στην απλούστερη περίπτωση, αυτή είναι μια λειτουργία χαρτογράφησης, αλλά σε έναν αριθμό αναλυτικών πράξεων, τα δεδομένα από διαφορετικά επίπεδα συνδυάζονται φυσικά. Η επικάλυψη ή η χωρική συνάθροιση επιτρέπει, για παράδειγμα, την ενοποίηση δεδομένων για τα εδάφη, την κλίση, τη βλάστηση και την κατοχή γης με τους φορολογικούς συντελεστές γης.

Οραματισμός

Για πολλούς τύπους χωρικών λειτουργιών, το τελικό αποτέλεσμα είναι μια αναπαράσταση των δεδομένων με τη μορφή χάρτη ή γραφήματος. Ο χάρτης είναι ένας πολύ αποτελεσματικός και κατατοπιστικός τρόπος αποθήκευσης, παρουσίασης και μετάδοσης γεωγραφικών (χωρικών παραπομπών) πληροφοριών. Παλαιότερα, δημιουργήθηκαν χάρτες για να διαρκέσουν για αιώνες. Το GIS παρέχει εκπληκτικά νέα εργαλεία που επεκτείνουν και προάγουν την τέχνη και την επιστήμη της χαρτογραφίας. Με τη βοήθειά του, η οπτικοποίηση των ίδιων των χαρτών μπορεί εύκολα να συμπληρωθεί με έγγραφα αναφοράς, τρισδιάστατες εικόνες, γραφήματα και πίνακες, φωτογραφίες και άλλα μέσα, για παράδειγμα, πολυμέσα.

Τεχνολογίες που σχετίζονται με το GIS

Το GIS συνδέεται στενά με μια σειρά άλλων τύπων πληροφοριακών συστημάτων. Η κύρια διαφορά του έγκειται στην ικανότητα χειρισμού και ανάλυσης χωρικών δεδομένων. Αν και δεν υπάρχει μια ενιαία γενικά αποδεκτή ταξινόμηση των πληροφοριακών συστημάτων, η ακόλουθη περιγραφή θα βοηθήσει στην απομάκρυνση του GIS από τη χαρτογράφηση επιτραπέζιων υπολογιστών, το CAD, την τηλεπισκόπηση, τα συστήματα διαχείρισης βάσεων δεδομένων (DBMS) και την τεχνολογία παγκόσμιας τοποθέτησης (GPS).

Συστήματα χαρτογράφησης επιτραπέζιων υπολογιστώνχρησιμοποιήστε χαρτογραφική αναπαράσταση για να οργανώσετε την αλληλεπίδραση των χρηστών με δεδομένα. Σε τέτοια συστήματα, τα πάντα βασίζονται σε χάρτες· ο χάρτης είναι μια βάση δεδομένων. Τα περισσότερα συστήματα χαρτογράφησης επιτραπέζιων υπολογιστών έχουν περιορισμένες δυνατότητες διαχείρισης δεδομένων, χωρικής ανάλυσης και προσαρμογής. Τα αντίστοιχα πακέτα λειτουργούν σε επιτραπέζιους υπολογιστές - PC, Macintosh και low-end σταθμούς εργασίας UNIX.

συστήματα CAD

συστήματα CADικανός για σχέδια έργων και σχέδια κτιρίων και υποδομών. Για να συνδυαστούν σε μια ενιαία δομή, χρησιμοποιούν ένα σύνολο εξαρτημάτων με σταθερές παραμέτρους. Βασίζονται σε μικρό αριθμό κανόνων για το συνδυασμό στοιχείων και έχουν πολύ περιορισμένες αναλυτικές λειτουργίες. Ορισμένα συστήματα CAD έχουν επεκταθεί για να υποστηρίζουν χαρτογραφική αναπαράσταση δεδομένων, αλλά, κατά κανόνα, τα βοηθητικά προγράμματα που είναι διαθέσιμα σε αυτά δεν επιτρέπουν την αποτελεσματική διαχείριση και ανάλυση μεγάλων χωρικών βάσεων δεδομένων.

Τηλεπισκόπηση και GPS

Η τηλεπισκόπηση είναι η τέχνη και η επιστήμη της λήψης μετρήσεων της επιφάνειας της γης χρησιμοποιώντας αισθητήρες όπως διάφορες κάμερες σε αεροσκάφη, δέκτες παγκόσμιου συστήματος εντοπισμού θέσης ή άλλες συσκευές. Αυτοί οι αισθητήρες συλλέγουν δεδομένα με τη μορφή εικόνων και παρέχουν εξειδικευμένες δυνατότητες επεξεργασίας, ανάλυσης και οπτικοποίησης για τις εικόνες που προκύπτουν. Λόγω της έλλειψης επαρκώς ισχυρών εργαλείων διαχείρισης και ανάλυσης δεδομένων, τα αντίστοιχα συστήματα δύσκολα μπορούν να ταξινομηθούν ως πραγματικά GIS.

Συστήματα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένωνσχεδιασμένο για την αποθήκευση και τη διαχείριση όλων των τύπων δεδομένων, συμπεριλαμβανομένων των γεωγραφικών (χωρικών) δεδομένων. Τα DBMS είναι βελτιστοποιημένα για τέτοιες εργασίες, έτσι πολλά GIS διαθέτουν ενσωματωμένη υποστήριξη DBMS. Αυτά τα συστήματα δεν διαθέτουν εργαλεία ανάλυσης και οπτικοποίησης παρόμοια με το GIS.

Τι μπορεί να κάνει το GIS για εσάς

Εκτέλεση χωρικών ερωτημάτων και ανάλυσης

Η ικανότητα του GIS να αναζητά βάσεις δεδομένων και να εκτελεί χωρικά ερωτήματα έχει εξοικονομήσει εκατομμύρια δολάρια σε πολλές εταιρείες. Το GIS συμβάλλει στη μείωση του χρόνου που απαιτείται για την ανταπόκριση στα αιτήματα των πελατών. να προσδιορίσει περιοχές κατάλληλες για τις απαιτούμενες δραστηριότητες· προσδιορίζει τις σχέσεις μεταξύ των διαφόρων παραμέτρων (για παράδειγμα, εδάφη, κλίμα και αποδόσεις καλλιεργειών)· προσδιορίστε τις θέσεις των διακοπών τροφοδοσίας. Οι μεσίτες χρησιμοποιούν GIS για να βρουν, για παράδειγμα, όλα τα σπίτια σε μια συγκεκριμένη περιοχή που έχουν στέγες από σχιστόλιθο, τρία δωμάτια και κουζίνες 10 μέτρων και στη συνέχεια παρέχουν πιο λεπτομερείς περιγραφές αυτών των κατασκευών. Το αίτημα μπορεί να βελτιωθεί με την εισαγωγή πρόσθετων παραμέτρων, για παράδειγμα παραμέτρων κόστους. Μπορείτε να λάβετε μια λίστα με όλα τα σπίτια που βρίσκονται σε μια ορισμένη απόσταση από έναν συγκεκριμένο αυτοκινητόδρομο, δασική περιοχή ή τόπο εργασίας.

Βελτιώστε την ενσωμάτωση εντός του οργανισμού

Πολλοί οργανισμοί που χρησιμοποιούν GIS έχουν ανακαλύψει ότι ένα από τα κύρια πλεονεκτήματά του έγκειται στις νέες ευκαιρίες βελτίωσης της διαχείρισης του οργανισμού τους και των πόρων του μέσω της γεωγραφικής συγκέντρωσης υπαρχόντων δεδομένων και επιτρέποντάς τους να μοιράζονται και να τροποποιούνται με συντονισμένο τρόπο σε διαφορετικά τμήματα. Η δυνατότητα κοινής χρήσης και συνεχούς επέκτασης και διόρθωσης της βάσης δεδομένων από διαφορετικές δομικές μονάδες σάς επιτρέπει να αυξήσετε την αποτελεσματικότητα τόσο της κάθε μονάδας όσο και του οργανισμού συνολικά. Έτσι, μια εταιρεία κοινής ωφέλειας μπορεί να σχεδιάσει με σαφήνεια εργασίες επισκευής ή συντήρησης, από τη λήψη πλήρεις πληροφορίες και την εμφάνιση σε οθόνη υπολογιστή (ή σε χαρτί) σχετικών περιοχών, όπως σωλήνες νερού, έως την αυτόματη αναγνώριση κατοίκων που θα επηρεαστούν από αυτά τα έργα, και ειδοποιώντας τους για το χρονοδιάγραμμα των αναμενόμενων διακοπών ή διακοπών στην παροχή νερού.

Πάρτε πιο ενημερωμένες αποφάσεις

Το GIS, όπως και άλλες τεχνολογίες πληροφοριών, επιβεβαιώνει το γνωστό ρητό ότι η καλύτερη πληροφόρηση οδηγεί σε καλύτερες αποφάσεις. Ωστόσο, το GIS δεν είναι ένα εργαλείο λήψης αποφάσεων, αλλά ένα εργαλείο που βοηθά στην επιτάχυνση και αύξηση της αποτελεσματικότητας της διαδικασίας λήψης αποφάσεων, παρέχοντας απαντήσεις σε ερωτήματα και λειτουργίες για την ανάλυση χωρικών δεδομένων, παρουσιάζοντας τα αποτελέσματα της ανάλυσης με οπτικό και εύκολο τρόπο. - φόρμα ανάγνωσης. Το GIS βοηθά, για παράδειγμα, στην επίλυση προβλημάτων όπως η παροχή ποικιλίας πληροφοριών κατόπιν αιτήματος των αρχών σχεδιασμού, η επίλυση εδαφικών συγκρούσεων, η επιλογή βέλτιστων (από διαφορετικές απόψεις και σύμφωνα με διαφορετικά κριτήρια) θέσεων για την τοποθέτηση αντικειμένων κ.λπ. που απαιτούνται για τη λήψη αποφάσεων μπορούν να παρουσιαστούν σε συνοπτική χαρτογραφική μορφή με πρόσθετες επεξηγήσεις κειμένου, γραφήματα και διαγράμματα. Η διαθεσιμότητα πληροφοριών που είναι προσβάσιμες στην αντίληψη και τη γενίκευση επιτρέπει στους λήπτες αποφάσεων να επικεντρώσουν τις προσπάθειές τους στην εξεύρεση λύσης χωρίς να ξοδεύουν σημαντικό χρόνο για τη συλλογή και την ανάλυση των διαθέσιμων ετερογενών δεδομένων. Μπορείτε να εξετάσετε γρήγορα πολλές επιλογές λύσης και να επιλέξετε την πιο αποτελεσματική και αποδοτική.

Δημιουργία χαρτών

Οι χάρτες έχουν ιδιαίτερη θέση στο GIS. Η διαδικασία δημιουργίας χαρτών στο GIS είναι πολύ πιο απλή και ευέλικτη από τις παραδοσιακές χειροκίνητες ή αυτόματες μεθόδους χαρτογράφησης. Ξεκινά με τη δημιουργία μιας βάσης δεδομένων. Η ψηφιοποίηση συνηθισμένων χαρτών χαρτών μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως πηγή για τη λήψη αρχικών δεδομένων. Οι χαρτογραφικές βάσεις δεδομένων που βασίζονται σε GIS μπορεί να είναι συνεχείς (δεν χωρίζονται σε ξεχωριστά πλακίδια ή περιοχές) και να μην συνδέονται με μια συγκεκριμένη κλίμακα. Με βάση τέτοιες βάσεις δεδομένων, είναι δυνατή η δημιουργία χαρτών (σε ηλεκτρονική μορφή ή σε έντυπη μορφή) για οποιαδήποτε περιοχή, οποιασδήποτε κλίμακας, με το απαιτούμενο φορτίο, με την επιλογή και την εμφάνιση με τα απαιτούμενα σύμβολα. Ανά πάσα στιγμή, η βάση δεδομένων μπορεί να ενημερωθεί με νέα δεδομένα (για παράδειγμα, από άλλες βάσεις δεδομένων) και τα υπάρχοντα δεδομένα μπορούν να προσαρμοστούν ανάλογα με τις ανάγκες. Σε μεγάλους οργανισμούς, η δημιουργημένη τοπογραφική βάση δεδομένων μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βάση από άλλα τμήματα και τμήματα, ενώ είναι δυνατή η γρήγορη αντιγραφή δεδομένων και η αποστολή τους μέσω τοπικών και παγκόσμιων δικτύων.

GIS στη Ρωσία

Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα ξένα συστήματα στη Ρωσία είναι: προϊόν λογισμικού ArcGISεταιρείες ΕΣΡΙ, οικογένεια προϊόντων GeoMediaεταιρειών IntergraphΚαι MapInfo Professionalεταιρείες Πληροφορίες χάρτη Pitney Bowes.

Μεταξύ των εγχώριων εξελίξεων, το πρόγραμμα GIS Map 2008 της εταιρείας έχει γίνει ευρέως διαδεδομένο CJSC KB "Panorama".

Χρησιμοποιούνται επίσης άλλα προϊόντα λογισμικού εγχώριας και ξένης ανάπτυξης: GIS INTEGRO, Μ.Γ.Ε.εταιρειών Intergraph(χρησιμοποιεί το MicroStation ως πυρήνα γραφικών), IndorGIS, STAR-APIC, DoubleGIS , Mappl, Γεωγράφος ΓΠΣ, 4 geoκαι τα λοιπά.

Με την ανάπτυξη των τεχνολογιών του Διαδικτύου, τα συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών αποκτούν μεγάλη σημασία τόσο για προσωπική χρήση όσο και για επιχειρήσεις μεγάλης κλίμακας. Παράλληλα, το ΓΠΣ παρέχεται πλέον με σύγχρονο λογισμικό. Παρέχεται τεχνική υποστήριξη από διαφορετικά σημεία - από προγράμματα σχεδίασης και σχεδίασης διαγραμμάτων, που τελειώνουν με εικόνες από δορυφορικά πιάτα.

GIS - τι είναι;

Η συντομογραφία σημαίνει "γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών". Στόχος των έργων αυτών είναι μια σειρά δράσεων με χωρικά δεδομένα:

• συλλογή τους μέσω φωτογραφιών από διάφορες πηγές.
• αποθήκευση σε διαφορετικά μέσα, συσσώρευση και μετέπειτα μεταφορά.
• ανάλυση, διευκρίνιση, προσαρμογή αλλαγών.
• δισδιάστατη και τρισδιάστατη απεικόνιση.

Η επιστήμη της γεωπληροφορικής διασφαλίζει την ανάπτυξη τεχνολογιών - μια συμβίωση γεωγραφίας και επιστήμης υπολογιστών.

Κύρια χαρακτηριστικά του GIS:

• εργασία με μια βάση δεδομένων που ανανεώνεται και ενημερώνεται συνεχώς.
• χωρικός τρισδιάστατος χάρτης, η επισκόπηση του.

Αυτό συνοδεύεται επίσης με πρόσθετες λειτουργίες, για παράδειγμα:

• πλοήγηση (με προσδιορισμό τοποθεσίας).
• χάραξη της διαδρομής?
• ανάλυση των οικοπέδων?
• ΣΠ για μηχανικούς κτηματογράφησης και τοπογράφους.

Η εργασία εκτελείται συνεχώς τόσο με πηγές ράστερ όσο και με διανυσματικές πηγές και όλες οι πληροφορίες τοποθετούνται σε επίπεδα ανάλογα με τη γεωγραφική θέση.

Οφέλη από τη δημιουργία συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών με χρήση λογισμικού

Ακολουθούν τα οφέλη από τη χρήση GIS:

• μεγάλος αναλυτικός πόρος.
• πολλά εργαλεία για την επεξεργασία και τη χρήση πληροφοριών·
• εύκολη αντίληψη των δεδομένων χρήστη (ευκρίνεια εικόνας).
• αυτοματοποιημένες περιλήψεις και αναφορές για επιλεγμένες παραμέτρους.
• αποκρυπτογράφηση πληροφοριών που λαμβάνονται από εναέριες και δορυφορικές εικόνες·
• σημαντική εξοικονόμηση χρόνου, χρήματος και εργασίας λόγω της δωρεάν πρόσβασης·
• τη δυνατότητα εξ αποστάσεως και γρήγορης δημιουργίας ενός τρισδιάστατου μοντέλου οποιουδήποτε αντικειμένου.
• αυτόματη εισαγωγή δεδομένων.
• τη συγκέντρωση αναφορών με τη μορφή πινάκων ή διαγραμμάτων·
• τον προσδιορισμό της παρουσίας ή της απουσίας κτιρίων εντός των δεδομένων συντεταγμένων.
• μελέτη γεωχωρικών πληροφοριών - πυκνότητα πληθυσμού, αριθμός βιομηχανικών κτιρίων ανά ποσοστό οικιστικών χώρων κ.λπ.

Τα συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών χρησιμοποιούνται από ένα ευρύ φάσμα ανθρώπων, χρησιμοποιώντας προγράμματα υπολογιστών ή εφαρμογές για gadget.

Χρήστες:

• Κτηματολόγοι μηχανικοί. Το πεδίο δραστηριότητάς τους είναι η αναθεώρηση των οικοπέδων, η ανάλυσή τους, το κτηματολόγιο, η τοπογραφία γης, η τοποθεσία των συνόρων, οι διασταυρώσεις, η επίλυση αμφιλεγόμενων ζητημάτων, η σύνταξη πράξεων, η είσοδος στο Rosreestr.
• Επιχειρηματίες που κατέχουν δίκτυα αντικειμένων - καταστημάτων, βενζινάδικων, εργοστασίων ή οποιωνδήποτε άλλων σημείων με διασυνδέσεις μεταξύ τους. Αυτό απλοποιεί τον προγραμματισμό, τη διαχείριση και τα σχέδια επέκτασης ή συρρίκνωσης.
• Μηχανικές έρευνες: γεωλογικές, γεωγραφικές, περιβαλλοντικές και άλλες. Οι ειδικοί έχουν τη δυνατότητα, μέσω προγραμμάτων GIS, να δημιουργήσουν μια λίστα με τοποθεσίες και τα χαρακτηριστικά τους στο ανάγλυφο και το τοπίο.
• Προγραμματιστές και σχεδιαστές κτιρίων από την αρχή ή την ανακατασκευή κτιρίων.
• Αρχιτέκτονες.
• Χαρτογράφοι. Το GIS βοηθά στη δημιουργία χαρτών οποιασδήποτε μορφής για οποιαδήποτε περιοχή του εδάφους με περισσότερες ή λιγότερες λεπτομέρειες σχετικά με διάφορα θέματα - δρομολογητές, τοπία κ.λπ.
• Πλοηγοί και οδηγοί οποιασδήποτε μεταφοράς - ξηράς, αέρας, νερού.
• Οι ιδιώτες χρήστες - απλοί πολίτες χρησιμοποιούν όλο και περισσότερο ηλεκτρονικούς πόρους για να βρουν το δρόμο τους.

Πρόσθετες περιοχές:

• Περιβαλλοντικά μέτρα – περιβαλλοντική παρακολούθηση, διαχείριση πόρων, όλες οι περιοχές της φύσης.
• Γεωλογία και εξόρυξη μεταλλευμάτων - εξόρυξη.
• Ανάλυση πιθανών καταστάσεων έκτακτης ανάγκης.
• Πόλεμοι και υπηρεσίες ασφαλείας - η ανάπτυξη στρατηγικής γίνεται ευκολότερη με ηλεκτρονικούς πόρους.
• Γεωργία.

ΔΙΑΛΕΞΗ 1. ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

1.1 Έννοια των συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών

Ένα σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών ή σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών (GIS) είναι ένα σύστημα πληροφοριών που παρέχει συλλογή, αποθήκευση, επεξεργασία, ανάλυση και εμφάνιση χωρικών δεδομένων και συναφών μη χωρικών δεδομένων, καθώς και λήψη πληροφοριών και γνώσεων για το γεωγραφικό χώρο με βάση αυτά.

Πιστεύεται ότι τα γεωγραφικά ή χωρικά δεδομένα αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το ήμισυ του όγκου όλων των κυκλοφορούντων πληροφοριών που χρησιμοποιούνται από οργανισμούς που ασχολούνται με διάφορους τύπους δραστηριοτήτων στις οποίες είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η χωρική θέση των αντικειμένων. Το GIS επικεντρώνεται στην παροχή της δυνατότητας λήψης βέλτιστων διαχειριστικών αποφάσεων με βάση την ανάλυση χωρικών δεδομένων.

Οι λέξεις-κλειδιά στον ορισμό του GIS είναι η ανάλυση χωρικών δεδομένων ή η χωρική ανάλυση. Το GIS μπορεί να απαντήσει στις ακόλουθες ερωτήσεις:

Τι είναι σε μια δεδομένη περιοχή;

Πού βρίσκεται η περιοχή που ικανοποιεί ένα δεδομένο σύνολο συνθηκών;

Τα σύγχρονα GIS έχουν επεκτείνει τη χρήση των χαρτών αποθηκεύοντας γραφικά δεδομένα με τη μορφή ξεχωριστών θεματικών επιπέδων και τα ποιοτικά και ποσοτικά χαρακτηριστικά των συστατικών τους αντικειμένων με τη μορφή βάσεων δεδομένων. Αυτή η οργάνωση δεδομένων, με ευέλικτους μηχανισμούς διαχείρισής τους, παρέχει θεμελιωδώς νέες αναλυτικές δυνατότητες.

1.2 «Δεδομένα», «πληροφορίες», «γνώση» σε συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών

Καθορίζοντας τους όρους «δεδομένα», «πληροφορίες», «γνώση» σε σχέση με τη λειτουργία τους σε ένα πληροφοριακό σύστημα, μπορεί να σημειωθεί ότι, αν και έχουν πολλά κοινά, οι έννοιες αυτές διαφέρουν ουσιαστικά.

Τα δεδομένα νοούνται ως ένα σύνολο γεγονότων που είναι γνωστά για αντικείμενα ή τα αποτελέσματα της μέτρησης αυτών των αντικειμένων. Τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται στο GIS είναι εξαιρετικά επισημοποιημένα. Τα δεδομένα είναι σαν ένα δομικό στοιχείο στη διαδικασία δημιουργίας πληροφοριών, αφού λαμβάνονται μέσω της διαδικασίας επεξεργασίας δεδομένων.

Σε σχέση με το GIS, η πληροφορία νοείται ως ένα σύνολο πληροφοριών που καθορίζει την έκταση των γνώσεών μας για ένα αντικείμενο.

Σε αυτό το πλαίσιο, η γνώση μπορεί να θεωρηθεί ως το αποτέλεσμα της ερμηνείας των πληροφοριών. Ο πιο γενικός ορισμός: η γνώση είναι το αποτέλεσμα της γνώσης της πραγματικότητας, που επιβεβαιώνεται στην πράξη. Η επιστημονική γνώση διακρίνεται για τη συστηματικότητα, την εγκυρότητα και τον υψηλό βαθμό δόμησής της.

Τα πληροφοριακά συστήματα μπορούν να θεωρηθούν ως ένα αποτελεσματικό εργαλείο για την απόκτηση γνώσης.

Οι διαφορές μεταξύ των όρων «δεδομένα», «πληροφορίες» και «γνώση» μπορούν να εντοπιστούν στην ιστορία της ανάπτυξης των τεχνικών συστημάτων, έτσι αρχικά εμφανίστηκαν τράπεζες δεδομένων, αργότερα συστήματα πληροφοριών και στη συνέχεια συστήματα βασισμένα στη γνώση - ευφυή συστήματα (ειδικός συστήματα).

Επί του παρόντος, η αγορά λογισμικού προσφέρει διάφορους τύπους συστημάτων που λειτουργούν με χωρικά κατανεμημένες πληροφορίες, όπως, ειδικότερα, η σχεδίαση με τη βοήθεια υπολογιστή, η χαρτογράφηση με τη βοήθεια υπολογιστή και τα συστήματα GIS. Το GIS, σε σύγκριση με άλλα αυτοματοποιημένα συστήματα, έχει αναπτύξει εργαλεία για την ανάλυση χωρικών δεδομένων.

.3 Γενικευμένες λειτουργίες συστημάτων GIS

Τα περισσότερα σύγχρονα GIS πραγματοποιούν πολύπλοκη επεξεργασία πληροφοριών χρησιμοποιώντας τις ακόλουθες λειτουργίες:

Εισαγωγή και επεξεργασία δεδομένων.

Υποστήριξη για μοντέλα χωρικών δεδομένων.

Αποθήκευση δεδομένων;

Μετασχηματισμός συστημάτων συντεταγμένων και μετασχηματισμός προβολών χαρτών.

Πράξεις ράστερ-διανύσματος;

Λειτουργίες μέτρησης;

Λειτουργίες πολυγώνου;

Επιχειρήσεις χωρικής ανάλυσης;

Διάφοροι τύποι χωρικής μοντελοποίησης.

Ψηφιακή μοντελοποίηση εδάφους και ανάλυση επιφανειών.

Τα αποτελέσματα εξόδου σε διαφορετικές μορφές.

.4 Ταξινόμηση GIS

Τα συστήματα GIS αναπτύσσονται για την επίλυση επιστημονικών και εφαρμοσμένων προβλημάτων παρακολούθησης περιβαλλοντικών καταστάσεων, ορθολογικής χρήσης των φυσικών πόρων, καθώς και σχεδιασμού υποδομών, αστικού και περιφερειακού σχεδιασμού, λήψης έγκαιρων μέτρων σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης κ.λπ.

Πολλά προβλήματα που προκύπτουν στη ζωή έχουν οδηγήσει στη δημιουργία διαφόρων GIS που μπορούν ταξινομούνται σύμφωνα με τα ακόλουθα κριτήρια:

Ανά λειτουργικότητα:

Πλήρως λειτουργικό GIS γενικής χρήσης.

Τα εξειδικευμένα GIS επικεντρώνονται στην επίλυση ενός συγκεκριμένου προβλήματος σε οποιοδήποτε θεματικό πεδίο.

πληροφορίες και συστήματα αναφοράς για οικιακή χρήση και χρήση αναφοράς.

Η λειτουργικότητα του GIS καθορίζεται επίσης από την αρχιτεκτονική αρχή της κατασκευής του:

κλειστά συστήματα - δεν έχουν δυνατότητες επέκτασης, είναι ικανά να εκτελούν μόνο το σύνολο των λειτουργιών που ορίζονται σαφώς κατά τη στιγμή της αγοράς.

Τα ανοιχτά συστήματα διακρίνονται από την ευκολία προσαρμογής και τις δυνατότητες επέκτασης, καθώς μπορούν να ολοκληρωθούν από τον ίδιο τον χρήστη χρησιμοποιώντας ειδικό εξοπλισμό (ενσωματωμένες γλώσσες προγραμματισμού).

Κατά χωρική (εδαφική) κάλυψη:

Παγκόσμια (πλανητική);

εθνικός;

περιφερειακό;

τοπικό (συμπεριλαμβανομένων των δημοτικών).

Σύμφωνα με το πρόβλημα-θεματικό προσανατολισμό:

Γενική γεωγραφική;

περιβαλλοντική και περιβαλλοντική διαχείριση·

βιομηχανία (υδατικοί πόροι, δασοκομία, γεωλογική, τουρισμός κ.λπ.).

Μέσω της οργάνωσης γεωγραφικών δεδομένων:

Διάνυσμα;

ράστερ;

διανυσματικό ράστερ GIS.

1.5 Πηγές και τύποι δεδομένων

Οπως και πηγές δεδομένωνγια το σχηματισμό GIS χρησιμοποιούνται τα εξής:

- χαρτογραφικό υλικό(τοπογραφικοί και γενικοί γεωγραφικοί χάρτες, χάρτες διοικητικών-εδαφικών διαιρέσεων, κτηματολογικά σχέδια κ.λπ.). Οι πληροφορίες που λαμβάνονται από χάρτες είναι γεωαναφορές, επομένως είναι βολικό να τις χρησιμοποιείτε ως βασικό επίπεδο GIS. Εάν δεν υπάρχουν ψηφιακοί χάρτες για την περιοχή μελέτης, τότε τα γραφικά πρωτότυπα των χαρτών μετατρέπονται σε ψηφιακή μορφή.

δεδομένα τηλεπισκόπησης(RS) χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο για τη δημιουργία βάσεων δεδομένων GIS. Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης περιλαμβάνουν κυρίως υλικά που λαμβάνονται από διαστημικούς φορείς. Για την τηλεπισκόπηση, χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνολογίες για τη λήψη εικόνων και τη μετάδοσή τους στη Γη· οι φορείς εξοπλισμού απεικόνισης (διαστημόπλοια και δορυφόροι) τοποθετούνται σε διαφορετικές τροχιές και είναι εξοπλισμένοι με διαφορετικό εξοπλισμό. Χάρη σε αυτό, λαμβάνονται εικόνες που διαφέρουν σε διαφορετικά επίπεδα ορατότητας και λεπτομέρειας στην εμφάνιση αντικειμένων του φυσικού περιβάλλοντος σε διαφορετικές φασματικές περιοχές (ορατές και εγγύς υπέρυθρες, θερμικές υπέρυθρες και ραδιοσυχνότητες). Όλα αυτά καθορίζουν ένα ευρύ φάσμα περιβαλλοντικών προβλημάτων που μπορούν να επιλυθούν με τη χρήση τηλεπισκόπησης.

Οι μέθοδοι τηλεπισκόπησης περιλαμβάνουν εναέριες και επίγειες έρευνες και άλλες μεθόδους χωρίς επαφή, όπως υδροακουστικές έρευνες της τοπογραφίας του βυθού. Τα υλικά από τέτοιες έρευνες παρέχουν τόσο ποσοτικές όσο και ποιοτικές πληροφορίες για διάφορα αντικείμενα του φυσικού περιβάλλοντος.

υλικό έρευνας πεδίουπεριοχές, περιλαμβάνουν δεδομένα από τοπογραφικές, μηχανικές και γεωδαιτικές έρευνες, κτηματολογικές έρευνες, γεωδαιτικές μετρήσεις φυσικών αντικειμένων που εκτελούνται κατά επίπεδα, θεοδόλιθους, ηλεκτρονικούς συνολικούς σταθμούς, δέκτες GPS, καθώς και αποτελέσματα ερευνών περιοχών με γεωβοτανικές και άλλες μεθόδους, π.χ. , μελέτες κινήσεων ζώων, ανάλυση εδαφών κ.λπ.

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑπεριέχει στοιχεία από κρατικές στατιστικές υπηρεσίες για διάφορους τομείς της εθνικής οικονομίας, καθώς και στοιχεία από σταθερούς σταθμούς μέτρησης (υδρολογικά και μετεωρολογικά δεδομένα, πληροφορίες για την περιβαλλοντική ρύπανση κ.λπ.)).

βιβλιογραφικά δεδομένα(αναφορές σε δημοσιεύσεις, βιβλία, μονογραφίες και άρθρα που περιέχουν ποικίλες πληροφορίες για ορισμένους τύπους γεωγραφικών αντικειμένων).

Στο GIS, μόνο ένας τύπος δεδομένων χρησιμοποιείται σπάνια· τις περισσότερες φορές είναι ένας συνδυασμός διαφόρων δεδομένων για οποιαδήποτε περιοχή.

ΔΙΑΛΕΞΗ 2. ΚΥΡΙΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΠΣ

Τα κύρια στοιχεία του GIS περιλαμβάνουν: τεχνική, λογισμικό, υποστήριξη πληροφοριών. Οι απαιτήσεις για τα στοιχεία GIS καθορίζονται, πρώτα απ 'όλα, από τον χρήστη, ο οποίος αντιμετωπίζει μια συγκεκριμένη εργασία (λογιστική για φυσικούς πόρους ή διαχείριση της υποδομής της πόλης), η οποία πρέπει να επιλυθεί για μια συγκεκριμένη περιοχή, που διαφέρει σε φυσικές συνθήκες και βαθμό ανάπτυξής του.

.1 Τεχνική υποστήριξη

Το υλικό είναι ένα σύνολο υλικού που χρησιμοποιείται στη λειτουργία ενός GIS: σταθμός εργασίας ή προσωπικός υπολογιστής (PC), συσκευές εισαγωγής/εξόδου πληροφοριών, συσκευές επεξεργασίας και αποθήκευσης δεδομένων, τηλεπικοινωνίες.

Ένας σταθμός εργασίας ή υπολογιστής είναι ο πυρήνας οποιουδήποτε πληροφοριακού συστήματος και έχει σχεδιαστεί για να διαχειρίζεται τη λειτουργία ενός GIS και να εκτελεί διαδικασίες επεξεργασίας δεδομένων που βασίζονται σε υπολογιστικές ή λογικές λειτουργίες. Τα σύγχρονα GIS είναι ικανά να επεξεργάζονται γρήγορα τεράστιες ποσότητες πληροφοριών και να οπτικοποιούν τα αποτελέσματα.

Η εισαγωγή δεδομένων πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας διάφορα τεχνικά μέσα και μεθόδους: απευθείας από το πληκτρολόγιο, χρησιμοποιώντας ψηφιοποιητή ή σαρωτή, μέσω εξωτερικών συστημάτων υπολογιστών. Τα χωρικά δεδομένα μπορούν να ληφθούν με ηλεκτρονικά γεωδαιτικά όργανα, απευθείας χρησιμοποιώντας ψηφιοποιητή και σαρωτή ή από τα αποτελέσματα επεξεργασίας εικόνας σε αναλυτικά φωτογραμμετρικά όργανα ή ψηφιακούς φωτογραμμετρικούς σταθμούς.

Οι συσκευές για την επεξεργασία και την αποθήκευση δεδομένων συγκεντρώνονται στη μονάδα συστήματος, η οποία περιλαμβάνει έναν κεντρικό επεξεργαστή, RAM, εξωτερικές συσκευές αποθήκευσης και μια διεπαφή χρήστη.

Οι συσκευές εξόδου δεδομένων πρέπει να παρέχουν οπτική αναπαράσταση των αποτελεσμάτων, κυρίως στην οθόνη, καθώς και με τη μορφή γραφικών πρωτοτύπων που λαμβάνονται σε εκτυπωτή ή πλότερ (πλότερ), επιπλέον, η εφαρμογή εξαγωγής δεδομένων σε εξωτερικά συστήματα είναι υποχρεωτική.

.2 Λογισμικό

Λογισμικό είναι ένα σύνολο εργαλείων λογισμικού που υλοποιούν τη λειτουργικότητα του GIS, και τα έγγραφα προγράμματος που είναι απαραίτητα για τη λειτουργία τους.

Δομικά, το λογισμικό GIS περιλαμβάνει βασικό και εφαρμοσμένο λογισμικό.

Οποιοδήποτε GIS λειτουργεί με δύο τύπους δεδομένων - χωρικά και χαρακτηριστικά. Για τη διατήρησή τους, το λογισμικό πρέπει να περιλαμβάνει ένα σύστημα διαχείρισης βάσης δεδομένων για αυτά και άλλα δεδομένα (DBMS), καθώς και ενότητες για τη διαχείριση εργαλείων εισαγωγής και εξόδου δεδομένων, σύστημα οπτικοποίησης δεδομένων και ενότητες για την εκτέλεση χωρικής ανάλυσης.

Τα εργαλεία λογισμικού εφαρμογών έχουν σχεδιαστεί για την επίλυση εξειδικευμένων προβλημάτων σε μια συγκεκριμένη θεματική περιοχή και υλοποιούνται με τη μορφή ξεχωριστών εφαρμογών και βοηθητικών προγραμμάτων.

2.3 Πληροφορίεςπρόβλεψη

Η υποστήριξη πληροφοριών είναι ένα σύνολο συστοιχιών πληροφοριών, συστημάτων κωδικοποίησης και ταξινόμησης πληροφοριών. Η υποστήριξη πληροφοριών αποτελείται από υλοποιημένες λύσεις σχετικά με τους τύπους, τους όγκους, την τοποθέτηση και τις μορφές οργάνωσης πληροφοριών, συμπεριλαμβανομένης της αναζήτησης και αξιολόγησης πηγών δεδομένων, ενός συνόλου μεθόδων εισαγωγής δεδομένων, του σχεδιασμού της βάσης δεδομένων, της συντήρησής τους και της μετα-υποστήριξής τους. Ένα χαρακτηριστικό της αποθήκευσης χωρικών δεδομένων σε GIS είναι η διαίρεση τους σε επίπεδα. Η πολυεπίπεδη οργάνωση ενός ηλεκτρονικού χάρτη, με έναν ευέλικτο μηχανισμό διαχείρισης επιπέδων, σας επιτρέπει να συνδυάσετε και να εμφανίσετε πολύ μεγαλύτερο όγκο πληροφοριών από ό,τι σε έναν κανονικό χάρτη. Τα δεδομένα χωρικής θέσης (γεωγραφικά δεδομένα) και τα σχετικά δεδομένα πίνακα μπορούν να προετοιμαστούν από τον χρήστη ή να αγοραστούν. Η υποδομή χωρικών δεδομένων είναι απαραίτητη για μια τέτοια ανταλλαγή δεδομένων.

Η υποδομή χωρικών δεδομένων καθορίζεται από κανονιστικά έγγραφα, μηχανισμούς οργάνωσης και ενοποίησης χωρικών δεδομένων, καθώς και από τη διαθεσιμότητά τους σε διαφορετικούς χρήστες. Μια υποδομή χωρικών δεδομένων περιλαμβάνει τρία απαραίτητα στοιχεία: βασικές χωρικές πληροφορίες, τυποποίηση χωρικών δεδομένων, βάσεις δεδομένων μεταδεδομένων και μηχανισμό ανταλλαγής δεδομένων.

ΔΙΑΛΕΞΗ 3. ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΜΟΝΤΕΛΑ

3.1 Εμφάνιση αντικειμένων πραγματικού κόσμου σε GIS

Τα αντικείμενα του πραγματικού κόσμου που εξετάζονται στη γεωπληροφορική διαφέρουν ως προς τα χωρικά, χρονικά και θεματικά χαρακτηριστικά.

Τα χωρικά χαρακτηριστικά καθορίζουν τη θέση ενός αντικειμένου σε ένα προκαθορισμένο σύστημα συντεταγμένων· η κύρια απαίτηση για τέτοια δεδομένα είναι η ακρίβεια.

Τα χρονικά χαρακτηριστικά καταγράφουν το χρόνο εξερεύνησης ενός αντικειμένου και είναι σημαντικά για την αξιολόγηση των αλλαγών στις ιδιότητες ενός αντικειμένου με την πάροδο του χρόνου. Η κύρια απαίτηση για τέτοια δεδομένα είναι η συνάφεια, που σημαίνει τη δυνατότητα χρήσης τους για επεξεργασία· τα άσχετα δεδομένα είναι παρωχημένα δεδομένα.

Τα θεματικά χαρακτηριστικά περιγράφουν διάφορες ιδιότητες ενός αντικειμένου, συμπεριλαμβανομένων οικονομικών, στατιστικών, τεχνικών και άλλων ιδιοτήτων, η κύρια απαίτηση είναι η πληρότητα.

Για την αναπαράσταση χωρικών αντικειμένων στο GIS, χρησιμοποιούνται χωρικοί τύποι δεδομένων και ιδιοτήτων.

Τα χωρικά δεδομένα είναι πληροφορίες που χαρακτηρίζουν τη θέση των αντικειμένων στο χώρο μεταξύ τους και τη γεωμετρία τους.

Τα χωροαντικείμενα αναπαρίστανται χρησιμοποιώντας τα ακόλουθα γραφικά αντικείμενα: σημεία, γραμμές, περιοχές και επιφάνειες.

Η περιγραφή των αντικειμένων πραγματοποιείται με την ένδειξη των συντεταγμένων των αντικειμένων και των συστατικών τους μερών.

Σημειακά αντικείμενα είναι τέτοια αντικείμενα, καθένα από τα οποία βρίσκεται σε ένα μόνο σημείο του χώρου, που αντιπροσωπεύεται από ένα ζεύγος συντεταγμένων X, Y. Ανάλογα με την κλίμακα χαρτογράφησης, τέτοια αντικείμενα μπορούν να θεωρηθούν δέντρο, σπίτι ή πόλη.

Τα γραμμικά αντικείμενα παρουσιάζονται ως μονοδιάστατα, με μία διάσταση - μήκος· το πλάτος του αντικειμένου δεν εκφράζεται σε μια δεδομένη κλίμακα ή δεν είναι σημαντικό. Παραδείγματα τέτοιων αντικειμένων: ποτάμια, όρια δημοτικών διαμερισμάτων, ανάγλυφα περιγράμματα.

Οι περιοχές (πολύγωνα) είναι αντικείμενα περιοχής, που αντιπροσωπεύονται από ένα σύνολο ζευγών συντεταγμένων (X, Y) ή ένα σύνολο αντικειμένων τύπου γραμμής που αντιπροσωπεύουν ένα κλειστό περίγραμμα. Τέτοια αντικείμενα μπορούν να αντιπροσωπεύουν εδάφη που καταλαμβάνονται από ένα συγκεκριμένο τοπίο, μια πόλη ή μια ολόκληρη ήπειρο.

Επιφάνεια - κατά την περιγραφή της, είναι απαραίτητο να προσθέσετε τιμές ύψους σε αντικείμενα περιοχής. Η αποκατάσταση των επιφανειών πραγματοποιείται με τη χρήση μαθηματικών αλγορίθμων (παρεμβολή και προσέγγιση) χρησιμοποιώντας το αρχικό σύνολο των συντεταγμένων X, Y, Z.

Πρόσθετα μη χωρικά δεδομένα για αντικείμενα σχηματίζουν ένα σύνολο χαρακτηριστικών.

Τα δεδομένα χαρακτηριστικών είναι ποιοτικά ή ποσοτικά χαρακτηριστικά χωροαντικειμένων, που συνήθως εκφράζονται σε αλφαριθμητική μορφή.

Παραδείγματα τέτοιων δεδομένων: γεωγραφική ονομασία, σύνθεση ειδών βλάστησης, χαρακτηριστικά εδάφους κ.λπ.

Η φύση των χωρικών και χαρακτηριστικών δεδομένων είναι διαφορετική και οι μέθοδοι χειρισμού (αποθήκευση, εισαγωγή, επεξεργασία, αναζήτηση και ανάλυση) για αυτά τα δύο στοιχεία του συστήματος γεωγραφικών πληροφοριών είναι αντίστοιχα διαφορετικές. Μία από τις κύριες ιδέες που ενσωματώνονται στο παραδοσιακό GIS είναι η διατήρηση της σύνδεσης μεταξύ χωρικών και χαρακτηριστικών δεδομένων, με χωριστή αποθήκευση και, εν μέρει, χωριστή επεξεργασία.

Η γενική ψηφιακή περιγραφή ενός χωροαντικειμένου περιλαμβάνει: όνομα. ένδειξη τοποθεσίας· σύνολο ιδιοτήτων? σχέσεις με άλλα αντικείμενα. Το όνομα ενός αντικειμένου είναι το γεωγραφικό του όνομα (αν υπάρχει), ο συμβατικός κωδικός ή το αναγνωριστικό του που έχει εκχωρηθεί από τον χρήστη ή το σύστημα.

Αντικείμενα του ίδιου τύπου σύμφωνα με χωρικά και θεματικά χαρακτηριστικά συνδυάζονται σε στρώματα ψηφιακού χάρτη, τα οποία θεωρούνται ως ξεχωριστές ενότητες πληροφοριών, ενώ είναι δυνατός ο συνδυασμός όλων των διαθέσιμων πληροφοριών.

.2 Δομές δεδομένων

Για την αναπαράσταση χωρικών δεδομένων στο GIS, χρησιμοποιούνται διανυσματικές και ράστερ δομές δεδομένων.

Η διανυσματική δομή είναι μια αναπαράσταση χωρικών αντικειμένων με τη μορφή ενός συνόλου ζευγών συντεταγμένων (διανυσμάτων) που περιγράφουν τη γεωμετρία των αντικειμένων (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Διανυσματική αναπαράσταση χωρικών δεδομένων

Η δομή δεδομένων ράστερ περιλαμβάνει την αναπαράσταση δεδομένων με τη μορφή ενός δισδιάστατου πλέγματος, κάθε κελί του οποίου περιέχει μόνο μία τιμή που χαρακτηρίζει το αντικείμενο που αντιστοιχεί στο κελί ράστερ στο έδαφος ή στην εικόνα. Ένα τέτοιο χαρακτηριστικό μπορεί να είναι ένας κωδικός αντικειμένου (δάσος, λιβάδι κ.λπ.), ύψος ή οπτική πυκνότητα.

Η ακρίβεια των δεδομένων ράστερ περιορίζεται από το μέγεθος κελιού. Τέτοιες δομές είναι ένα βολικό μέσο για την ανάλυση και την οπτικοποίηση διαφόρων τύπων πληροφοριών.

Ρύζι. 2. Δομή δεδομένων Raster

Έχουν αναπτυχθεί διάφορα μοντέλα δεδομένων για την υλοποίηση δομών ράστερ και διανυσμάτων.

.3 Μοντέλα δεδομένων

Μοντέλα χωρικών δεδομένων - λογικοί κανόνες για επισημοποιημένη ψηφιακή περιγραφή χωρικών αντικειμένων

Διανυσματικά μοντέλα δεδομένων. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να συνδυάσετε διανυσματικές δομές δεδομένων σε ένα μοντέλο διανυσματικών δεδομένων που σας επιτρέπει να εξερευνήσετε σχέσεις μεταξύ αντικειμένων στο ίδιο επίπεδο ή μεταξύ αντικειμένων σε διαφορετικά επίπεδα. Το απλούστερο μοντέλο διανυσματικών δεδομένων είναι το μοντέλο «σπαγγέτι» (Εικ. 3). Σε αυτήν την περίπτωση, η γραφική εικόνα του χάρτη μεταφράζεται "ένα προς ένα".

Ρύζι. 3. Μοντέλο “Spaghetti”.

Αυτό το μοντέλο δεν περιέχει περιγραφή των σχέσεων μεταξύ αντικειμένων· κάθε γεωμετρικό αντικείμενο αποθηκεύεται χωριστά και δεν συσχετίζεται με άλλα, για παράδειγμα, το κοινό όριο των αντικειμένων 25 και 26 καταγράφεται δύο φορές, αν και χρησιμοποιεί το ίδιο σύνολο συντεταγμένων. Όλες οι σχέσεις μεταξύ των αντικειμένων πρέπει να υπολογίζονται ανεξάρτητα, γεγονός που καθιστά δύσκολη την ανάλυση δεδομένων και αυξάνει τον όγκο των πληροφοριών που αποθηκεύονται.

Τα διανυσματικά τοπολογικά μοντέλα (Εικ. 4) περιέχουν πληροφορίες σχετικά με τη γειτονιά, την εγγύτητα των αντικειμένων και άλλα χαρακτηριστικά της σχετικής θέσης των διανυσματικών αντικειμένων.

Ρύζι. 4. Διανυσματικό τοπολογικό μοντέλο δεδομένων

Οι τοπολογικές πληροφορίες περιγράφονται από ένα σύνολο κόμβων και τόξων. Ένας κόμβος είναι η τομή δύο ή περισσότερων τόξων και ο αριθμός του χρησιμοποιείται για να αναφέρεται σε οποιοδήποτε τόξο στο οποίο ανήκει. Κάθε τόξο αρχίζει και τελειώνει είτε σε σημείο τομής με άλλο τόξο, είτε σε κόμβο που δεν ανήκει σε άλλα τόξα. Τα τόξα σχηματίζονται από μια ακολουθία τμημάτων που συνδέονται με ενδιάμεσα σημεία. Σε αυτή την περίπτωση, κάθε γραμμή έχει δύο σύνολα αριθμών: ζεύγη συντεταγμένων ενδιάμεσων σημείων και αριθμούς κόμβων. Επιπλέον, κάθε τόξο έχει τον δικό του αναγνωριστικό αριθμό, ο οποίος χρησιμοποιείται για να δείξει ποιοι κόμβοι αντιπροσωπεύουν την αρχή και το τέλος του.

Άλλες τροποποιήσεις διανυσματικών μοντέλων έχουν αναπτυχθεί, συγκεκριμένα, υπάρχουν ειδικά διανυσματικά μοντέλα για την αναπαράσταση μοντέλων επιφάνειας, τα οποία θα συζητηθούν περαιτέρω.

Τα μοντέλα ράστερ χρησιμοποιούνται σε δύο περιπτώσεις. Στην πρώτη περίπτωση - για να αποθηκεύσετε τις αρχικές εικόνες της περιοχής. Στη δεύτερη περίπτωση, για αποθήκευση θεματικών στρωμάτων, όταν οι χρήστες δεν ενδιαφέρονται για μεμονωμένα χωροαντικείμενα, αλλά για ένα σύνολο χωρικών σημείων με διαφορετικά χαρακτηριστικά (υψόμετρα ή βάθη, υγρασία εδάφους κ.λπ.), για λειτουργική ανάλυση ή οπτικοποίηση.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι αποθήκευσης και αντιμετώπισης των τιμών μεμονωμένων κελιών ράστερ και των χαρακτηριστικών, των ονομάτων επιπέδων και των υπομνημάτων τους.

Κατά τη χρήση μοντέλων ράστερ, το ζήτημα της συμπίεσης δεδομένων ράστερ είναι σχετικό, για το οποίο έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι κωδικοποίησης ομάδας, κωδικοποίησης μπλοκ, κωδικοποίησης αλυσίδας και αναπαράστασης τετραδέντρων.

.4 Μορφές δεδομένων

Μορφές δεδομένωνκαθορίστε τη μέθοδο αποθήκευσης πληροφοριών σε έναν σκληρό δίσκο, καθώς και τον μηχανισμό επεξεργασίας τους. Τα μοντέλα δεδομένων και οι μορφές δεδομένων συνδέονται με συγκεκριμένους τρόπους.

Υπάρχει μεγάλος αριθμός μορφών δεδομένων. Μπορεί να σημειωθεί ότι πολλά GIS υποστηρίζουν τις κύριες μορφές αποθήκευσης δεδομένων ράστερ (TIFF, JPEG, GIF, BMP, WMF, PCX), καθώς και το GeoSpot, GeoTIFF, το οποίο σας επιτρέπει να μεταδώσετε πληροφορίες σχετικά με τη σύνδεση μιας εικόνας ράστερ με πραγματικό γεωγραφικό συντεταγμένες και MrSID - για πληροφορίες συμπίεσης. Η πιο κοινή διανυσματική μορφή είναι το DXF.

Όλα τα συστήματα υποστηρίζουν την ανταλλαγή χωρικών πληροφοριών (εξαγωγή και εισαγωγή) με πολλά συστήματα GIS και CAD μέσω των κύριων μορφών ανταλλαγής: SHP, E00, GEN (ESRI), VEC (IDRISI), MIF (MapInfo Corp.), DWG, DXF ( Autodesk), WMF (Microsoft), DGN (Bentley). Μόνο λίγα, κυρίως εγχώρια συστήματα, υποστηρίζουν ρωσικές μορφές ανταλλαγής - F1M (Roscartography), SXF (Στρατιωτική Τοπογραφική Υπηρεσία).

Αρκετά συχνά, για την αποτελεσματική υλοποίηση ορισμένων λειτουργιών υπολογιστή, προτιμάται η διανυσματική μορφή και για άλλες η μορφή ράστερ. Επομένως, ορισμένα συστήματα εφαρμόζουν τη δυνατότητα χειρισμού δεδομένων και στις δύο μορφές, καθώς και τις λειτουργίες μετατροπής διανυσμάτων σε ράστερ και αντίστροφα, ράστερ σε διανυσματικές μορφές.

.5 Βάσεις δεδομένων και διαχείρισή τους

Το σύνολο των ψηφιακών δεδομένων για χωρικά αντικείμενα σχηματίζει ένα σύνολο χωρικών δεδομένων και αποτελεί το περιεχόμενο των βάσεων δεδομένων.

Βάση δεδομένων (DB) - μια συλλογή δεδομένων οργανωμένη σύμφωνα με ορισμένους κανόνες που θεσπίζουν γενικές αρχές για την περιγραφή, την αποθήκευση και τον χειρισμό δεδομένων

Η δημιουργία βάσης δεδομένων και η πρόσβαση σε αυτήν (βάσει ερωτημάτων) πραγματοποιείται με τη χρήση συστήματος διαχείρισης βάσεων δεδομένων (DBMS).

Η λογική δομή των στοιχείων της βάσης δεδομένων καθορίζεται από το επιλεγμένο μοντέλο βάσης δεδομένων. Τα πιο κοινά μοντέλα βάσεων δεδομένων είναι τα ιεραρχικά, δικτυακά και σχεσιακά και αντικειμενοστραφή.

Τα ιεραρχικά μοντέλα αντιπροσωπεύουν μια δομή δέντρου, στην οποία κάθε εγγραφή σχετίζεται μόνο με μία εγγραφή σε υψηλότερο επίπεδο.

Αυτό το σύστημα απεικονίζεται καλά από το σύστημα ταξινόμησης φυτών και ζώων. Ένα παράδειγμα μπορεί επίσης να είναι η δομή της αποθήκευσης πληροφοριών σε δίσκους υπολογιστή. Η κύρια ιδέα ενός τέτοιου μοντέλου είναι το επίπεδο. Ο αριθμός των επιπέδων και η σύνθεσή τους εξαρτάται από την ταξινόμηση που υιοθετείται κατά τη δημιουργία της βάσης δεδομένων. Η πρόσβαση σε οποιαδήποτε από αυτές τις εγγραφές πραγματοποιείται περνώντας μέσα από μια αυστηρά καθορισμένη αλυσίδα κόμβων. Με μια τέτοια δομή, είναι εύκολο να αναζητήσετε τα απαραίτητα δεδομένα, αλλά εάν η περιγραφή είναι αρχικά ελλιπής ή δεν παρέχονται κριτήρια αναζήτησης, τότε καθίσταται αδύνατη. Για αρκετά απλές εργασίες, ένα τέτοιο σύστημα είναι αποτελεσματικό, αλλά είναι πρακτικά ακατάλληλο για χρήση σε πολύπλοκα συστήματα με ηλεκτρονική επεξεργασία αιτημάτων.

Τα μοντέλα δικτύου προορίζονταν να αντιμετωπίσουν ορισμένες από τις αδυναμίες των ιεραρχικών μοντέλων. Στο μοντέλο δικτύου, κάθε εγγραφή σε κάθε κόμβο δικτύου μπορεί να συνδεθεί με πολλούς άλλους κόμβους. Οι εγγραφές που αποτελούν μέρος μιας δομής δικτύου περιέχουν δείκτες που καθορίζουν τη θέση άλλων εγγραφών που σχετίζονται με αυτές. Αυτό το μοντέλο σάς επιτρέπει να επιταχύνετε την πρόσβαση στα δεδομένα, αλλά η αλλαγή της δομής της βάσης δεδομένων απαιτεί σημαντική προσπάθεια και χρόνο.

Τα σχεσιακά μοντέλα συλλέγουν δεδομένα σε ενοποιημένους πίνακες. Στον πίνακα εκχωρείται ένα μοναδικό όνομα μέσα στη βάση δεδομένων. Κάθε στήλη είναι ένα πεδίο που έχει ένα όνομα που αντιστοιχεί στο χαρακτηριστικό που περιέχει. Κάθε σειρά στον πίνακα αντιστοιχεί σε μια εγγραφή στο αρχείο. Το ίδιο πεδίο μπορεί να εμφανιστεί σε πολλούς πίνακες. Επειδή οι σειρές σε έναν πίνακα δεν είναι ταξινομημένες, ορίζονται μία ή περισσότερες στήλες των οποίων οι τιμές προσδιορίζουν μοναδικά κάθε γραμμή. Αυτή η στήλη ονομάζεται πρωτεύον κλειδί. Η σχέση μεταξύ των πινάκων υποστηρίζεται από ξένα κλειδιά. Ο χειρισμός δεδομένων πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας λειτουργίες που δημιουργούν πίνακες. Ο χρήστης μπορεί εύκολα να εισάγει νέα δεδομένα στη βάση δεδομένων, να συνδυάζει πίνακες επιλέγοντας μεμονωμένα πεδία και εγγραφές και να δημιουργεί νέους πίνακες για εμφάνιση στην οθόνη.

Τα αντικειμενοστρεφή μοντέλα χρησιμοποιούνται εάν η γεωμετρία ενός συγκεκριμένου αντικειμένου μπορεί να εκτείνεται σε πολλά επίπεδα, τα χαρακτηριστικά τέτοιων αντικειμένων μπορούν να κληρονομηθούν και χρησιμοποιούνται συγκεκριμένες μέθοδοι για την επεξεργασία τους.

Για την επεξεργασία δεδομένων που είναι αποθηκευμένα σε πίνακες, απαιτούνται πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τα δεδομένα, ονομάζονται μεταδεδομένα.

Μεταδεδομένα - δεδομένα σχετικά με δεδομένα: κατάλογοι, κατάλογοι, μητρώα και άλλες μορφές περιγραφής συνόλων ψηφιακών δεδομένων.

ΔΙΑΛΕΞΗ 4. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

4.1 Μέθοδοι εισαγωγής δεδομένων

Σύμφωνα με τα τεχνικά μέσα που χρησιμοποιούνται, διακρίνονται δύο μέθοδοι εισαγωγής δεδομένων: ψηφιοποίηση και διανυσματοποίηση. Ένας ψηφιοποιητής χρησιμοποιείται για τη χειροκίνητη εισαγωγή χωρικών δεδομένων. Αποτελείται από ένα tablet (τραπέζι) με ηλεκτρονικό πλέγμα, στο οποίο είναι προσαρτημένη μια συσκευή που ονομάζεται δρομέας. Ο δρομέας είναι ένα είδος γραφικού χειριστή - ένα ποντίκι· έχει ένα σκόπευτρο τυπωμένο σε μια διαφανή πλάκα, με τη βοήθεια του οποίου ο χειριστής εκτελεί ακριβή στόχευση μεμονωμένων στοιχείων του χάρτη. Ο δρομέας περιέχει κουμπιά που σας επιτρέπουν να καθορίσετε την αρχή και το τέλος μιας γραμμής ή ορίου περιοχής· ο αριθμός των κουμπιών εξαρτάται από το επίπεδο πολυπλοκότητας του ψηφιοποιητή. Οι ψηφιοποιητές διατίθενται σε διάφορες μορφές και παρέχουν ανάλυση 0,03 mm με συνολική ακρίβεια 0,08 mm σε απόσταση 1,5 μ. Υπάρχουν αυτοματοποιημένοι ψηφιοποιητές που παρέχουν αυτόματη παρακολούθηση γραμμής.

Οι σαρωτές είναι οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενοι για την εισαγωγή δεδομένων. Σας επιτρέπουν να εισάγετε μια εικόνα ράστερ ενός χάρτη σε έναν υπολογιστή. Υπάρχουν διάφοροι τύποι σαρωτών, οι οποίοι διαφέρουν: ως προς τη μέθοδο παροχής του υλικού πηγής (επίπεδη και ψιλή (τύπου τυμπάνου)· από τη μέθοδο ανάγνωσης πληροφοριών (εργασία σε μετάδοση ή ανάκλαση), από ραδιομετρική ανάλυση ή βάθος χρώματος· από οπτική (ή γεωμετρική) ανάλυση Το τελευταίο χαρακτηριστικό καθορίζεται από το ελάχιστο μέγεθος του στοιχείου εικόνας, το οποίο μεταβάλλεται από το σαρωτή.

.2 Μετασχηματισμός δεδομένων πηγής

Οι σαρωμένοι χάρτες πηγών δημιουργήθηκαν σε ένα συγκεκριμένο σύστημα προβολής χάρτη και συντεταγμένων. Όταν ψηφιοποιείται, αυτή η σύνθετη προβολή μειώνεται σε ένα σύνολο χωρικών συντεταγμένων. Επομένως, είναι απαραίτητο να μετατραπεί ο χάρτης στην αρχική του προβολή. Για να γίνει αυτό, οι πληροφορίες σχετικά με την προβολή που χρησιμοποιείται εισάγονται στο GIS (συνήθως ένα GIS σας επιτρέπει να εργαστείτε με μεγάλο αριθμό προβολών) και πραγματοποιείται ένας αριθμός μετασχηματισμών. Οι τρεις κύριες που εκτελούνται συχνά ταυτόχρονα είναι η μετάφραση, η περιστροφή και η κλιμάκωση.

Η μετάφραση απλώς μετακινεί ολόκληρο το γραφικό αντικείμενο σε άλλη θέση στο επίπεδο συντεταγμένων. Εκτελείται προσθέτοντας ορισμένες ποσότητες στις συντεταγμένες X και Y του αντικειμένου:

Η κλιμάκωση είναι επίσης πολύ χρήσιμη, καθώς χάρτες διαφορετικών κλιμάκων σαρώνονται συχνά, γι' αυτό χρησιμοποιούν την αναλογία:

Η περιστροφή πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τριγωνομετρικές συναρτήσεις:

Όλοι οι απαραίτητοι μετασχηματισμοί μπορούν να πραγματοποιηθούν χρησιμοποιώντας αυτές τις τρεις βασικές γραφικές λειτουργίες στις συντεταγμένες των σημείων ελέγχου.

.3 Εισαγωγή δεδομένων τηλεπισκόπησης

Το GIS δεν χρησιμοποιεί πρωτογενή υλικά τηλεπισκόπησης που λαμβάνονται κατά την τοπογραφία, αλλά παράγωγα που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας τους. Τα δεδομένα από δορυφόρους υποβάλλονται σε προκαταρκτική ψηφιακή επεξεργασία για την εξάλειψη ραδιομετρικών και γεωμετρικών παραμορφώσεων, ατμοσφαιρικών επιδράσεων κ.λπ. Για να βελτιωθεί η οπτική ποιότητα των εικόνων πηγής, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαδικασίες για την αλλαγή της φωτεινότητας και της αντίθεσης, το φίλτρο για την αφαίρεση του θορύβου ή τη βελτίωση των περιγραμμάτων και των λεπτών λεπτομερειών. Όταν χρησιμοποιείτε αεροφωτογραφίες, θα πρέπει να προσέχετε τις παραμορφώσεις που προκαλούνται από τις γωνίες κλίσης των εικόνων και του εδάφους, οι οποίες μπορούν να εξαλειφθούν κατά τη διαδικασία μεταμόρφωσης ή ορθοφωτομετατροπής.

ΔΙΑΛΕΞΗ 5. ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΩΡΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

5.1 Προβλήματα χωρικής ανάλυσης

Τα εργαλεία χωρικής ανάλυσης περιλαμβάνουν διάφορες διαδικασίες για τον χειρισμό χωρικών δεδομένων και δεδομένων χαρακτηριστικών που εκτελούνται κατά την επεξεργασία των αιτημάτων των χρηστών. (Για παράδειγμα, λειτουργίες επικάλυψης αντικειμένων γραφικών, εργαλείων για την ανάλυση δομών δικτύου ή επιλογή αντικειμένων με βάση καθορισμένα χαρακτηριστικά).

Κάθε πακέτο GIS χαρακτηρίζεται από το δικό του σύνολο εργαλείων χωρικής ανάλυσης που παρέχουν λύσεις σε συγκεκριμένα προβλήματα χρηστών, ενώ ταυτόχρονα μπορεί να εντοπιστεί μια σειρά από βασικές λειτουργίες που είναι χαρακτηριστικές σχεδόν κάθε πακέτου GIS. Αυτό είναι, πρώτα απ 'όλα, η οργάνωση της επιλογής και ο συνδυασμός αντικειμένων σύμφωνα με δεδομένες συνθήκες, η υλοποίηση λειτουργιών υπολογιστικής γεωμετρίας, η ανάλυση των επικαλύψεων, η κατασκευή ζωνών προστασίας και η ανάλυση δικτύου.

.2 Βασικές λειτουργίες ανάλυσης χωρικών δεδομένων

Επιλογή αντικειμένων με αίτημα: η απλούστερη μορφή αιτήματος είναι η λήψη των χαρακτηριστικών ενός αντικειμένου που υποδεικνύονται από τον κέρσορα στην οθόνη και η αντίστροφη λειτουργία, όταν εμφανίζονται αντικείμενα με καθορισμένα χαρακτηριστικά. Τα πιο σύνθετα ερωτήματα σάς επιτρέπουν να επιλέγετε αντικείμενα με βάση πολλά κριτήρια, για παράδειγμα, την απόσταση ορισμένων αντικειμένων από άλλα, τα αντικείμενα που ταιριάζουν αλλά βρίσκονται σε διαφορετικά επίπεδα κ.λπ.

Τα ερωτήματα SQL χρησιμοποιούνται για την επιλογή δεδομένων σύμφωνα με ορισμένες συνθήκες. Για την εκτέλεση ερωτημάτων ποικίλης πολυπλοκότητας, είναι δυνατή η χρήση μαθηματικών και στατιστικών συναρτήσεων κατά τη σύνταξη ερωτημάτων, καθώς και γεωγραφικών τελεστών που σας επιτρέπουν να επιλέξετε αντικείμενα με βάση τη σχετική θέση τους στο χώρο (για παράδειγμα, εάν το αντικείμενο που αναλύθηκε βρίσκεται μέσα σε άλλο αντικείμενο ή τέμνεται με αυτό).

Η γενίκευση των δεδομένων μπορεί να πραγματοποιηθεί με βάση την ισότητα των τιμών ενός συγκεκριμένου χαρακτηριστικού, ιδίως για τη χωροθέτηση μιας περιοχής. Ένας άλλος τρόπος ομαδοποίησης είναι ο συνδυασμός αντικειμένων από ένα θεματικό επίπεδο σύμφωνα με την τοποθέτησή τους εντός πολυγωνικών αντικειμένων άλλων θεματικών επιπέδων.

Γεωμετρικές συναρτήσεις: περιλαμβάνουν υπολογισμούς των γεωμετρικών χαρακτηριστικών των αντικειμένων ή της σχετικής θέσης τους στο χώρο, χρησιμοποιώντας τύπους αναλυτικής γεωμετρίας σε επίπεδο και στο χώρο. Έτσι, για τα αντικείμενα επιφάνειας υπολογίζονται οι περιοχές που καταλαμβάνουν ή οι περίμετροι των ορίων, για τα γραμμικά αντικείμενα - τα μήκη, καθώς και οι αποστάσεις μεταξύ των αντικειμένων κ.λπ.

Οι πράξεις επικάλυψης (τοπολογική επικάλυψη στρωμάτων) είναι ένα από τα πιο κοινά και αποτελεσματικά μέσα. Ως αποτέλεσμα της επικάλυψης δύο θεματικών στρωμάτων, σχηματίζεται ένα άλλο πρόσθετο στρώμα με τη μορφή γραφικής σύνθεσης των αρχικών στρωμάτων. Λαμβάνοντας υπόψη ότι τα αντικείμενα που αναλύονται μπορεί να είναι διαφορετικών τύπων (σημείο, ευθεία, πολύγωνο), είναι δυνατές διαφορετικές μορφές ανάλυσης: σημείο σε σημείο, σημείο σε πολύγωνο κ.λπ. Ο συνδυασμός πολυγώνων αναλύεται συχνότερα.

Κατασκευή ουδέτερης ζώνης. Ένα από τα μέσα για την ανάλυση της εγγύτητας των αντικειμένων είναι η κατασκευή ζωνών προστασίας. Οι ζώνες προστασίας είναι περιοχές (πολύγωνα), το όριο των οποίων βρίσκεται σε καθορισμένη απόσταση από το όριο του αρχικού αντικειμένου. Τα όρια τέτοιων ζωνών υπολογίζονται βάσει ανάλυσης των αντίστοιχων χαρακτηριστικών χαρακτηριστικών. Σε αυτή την περίπτωση, το πλάτος της ζώνης ασφαλείας μπορεί να είναι είτε σταθερό είτε μεταβλητό. Για παράδειγμα, η ζώνη προστασίας γύρω από την πηγή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας θα έχει σχήμα κύκλου και η ζώνη ρύπανσης από την καμινάδα ενός φυτού, λαμβάνοντας υπόψη το τριαντάφυλλο του ανέμου, θα έχει σχήμα κοντά σε έλλειψη.

Η ανάλυση δικτύου επιτρέπει στο χρήστη να αναλύσει χωρικά δίκτυα συνδεδεμένων γραμμικών αντικειμένων (δρόμοι, γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας κ.λπ.). Συνήθως, η ανάλυση δικτύου χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της πλησιέστερης, πιο κερδοφόρας διαδρομής, τον προσδιορισμό του επιπέδου φορτίου στο δίκτυο, τον προσδιορισμό της διεύθυνσης ενός αντικειμένου ή μιας διαδρομής σε μια δεδομένη διεύθυνση και άλλες εργασίες.

.3 Ανάλυση χωρικής κατανομής αντικειμένων

Ανάλυση της χωρικής κατανομής των αντικειμένων. Στην πραγματικότητα, σε πολλές περιπτώσεις είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε όχι μόνο την ποσότητα του χώρου που καταλαμβάνουν τα αντικείμενα, αλλά και τη θέση των αντικειμένων στο χώρο, η οποία μπορεί να χαρακτηριστεί από τον αριθμό των αντικειμένων σε μια συγκεκριμένη περιοχή, για παράδειγμα, την κατανομή των πληθυσμός. Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι για την ανάλυση της κατανομής των σημειακών αντικειμένων. Το μέτρο μιας σημειακής κατανομής είναι η πυκνότητα. Ορίζεται ως το αποτέλεσμα της διαίρεσης του αριθμού των σημείων με την περιοχή της επικράτειας στην οποία βρίσκονται. Εκτός από την πυκνότητα κατανομής, μπορείτε να αξιολογήσετε το σχήμα της κατανομής. Οι κατανομές σημείων εμφανίζονται σε μία από τις τέσσερις πιθανές παραλλαγές: ομοιόμορφη (αν ο αριθμός των σημείων σε κάθε μικρή υποπεριοχή είναι ο ίδιος όπως σε οποιαδήποτε άλλη υποπεριοχή), κανονική (αν σημεία που χωρίζονται με ίσα διαστήματα σε ολόκληρη την περιοχή βρίσκονται σε κόμβους πλέγματος), τυχαία, ομαδοποίηση (αν οι πόντοι συγκεντρωθούν σε κοντινές ομάδες).

Οι κατανομές σημείων μπορούν να περιγραφούν όχι μόνο από τον αριθμό των σημείων εντός υποπεριοχών. Οι τοπικές σχέσεις μέσα σε ζεύγη σημείων αναλύονται συχνά. Ο υπολογισμός αυτής της στατιστικής περιλαμβάνει τον προσδιορισμό της μέσης απόστασης από το πλησιέστερο γειτονικό σημείο μεταξύ όλων των πιθανών ζευγών κοντινών σημείων. Αυτή η μέθοδος σας επιτρέπει να υπολογίσετε τον βαθμό αραιότητας των σημείων στην κατανομή.

Η κατανομή των γραμμών αξιολογείται επίσης με την πυκνότητα. Συνήθως οι υπολογισμοί γίνονται για να συγκριθούν διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές, για παράδειγμα με βάση την πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου. Οι γραμμές μπορούν επίσης να αξιολογηθούν με βάση την εγγύτητα και τις πιθανές διασταυρώσεις. Άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά είναι ο προσανατολισμός, η κατευθυντικότητα και η συνοχή.

Η ανάλυση της κατανομής των πολυγώνων είναι παρόμοια με την ανάλυση της κατανομής των σημείων, ωστόσο, κατά την εκτίμηση της πυκνότητας, δεν προσδιορίζεται ο αριθμός των πολυγώνων ανά μονάδα επιφάνειας, αλλά η σχετική αναλογία της περιοχής που καταλαμβάνει το πολύγωνο

γραφικό λογισμικού γεωγραφικών πληροφοριών

ΔΙΑΛΕΞΗ 6. ΜΟΝΤΕΛΕΥΣΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ

6.1 Επιφανειακό και ψηφιακό μοντέλο

Η βάση για την παρουσίαση δεδομένων στην επιφάνεια της γης είναι τα ψηφιακά υψομετρικά μοντέλα.

Επιφάνειες - Αυτά είναι αντικείμενα που αντιπροσωπεύονται συχνότερα από τιμές ύψους Z που κατανέμονται σε μια περιοχή που ορίζεται από συντεταγμένες X και Y.

Τα ψηφιακά υψομετρικά μοντέλα (DEMs) χρησιμοποιούνται για την αναπαράσταση των επιφανειών της γης από υπολογιστή.

DEM - ένα μέσο ψηφιακής αναπαράστασης του ανάγλυφου της επιφάνειας της γης

Η κατασκευή ενός DEM απαιτεί μια ορισμένη μορφή αναπαράστασης των δεδομένων πηγής (ένα σύνολο συντεταγμένων σημείων X, Y, Z) και μια μέθοδο δομικής περιγραφής τους, η οποία καθιστά δυνατή την αποκατάσταση της επιφάνειας με παρεμβολή ή προσέγγιση του δεδομένα πηγής.

.2 Πηγές δεδομένων για τη δημιουργία DEM

Τα αρχικά δεδομένα για το σχηματισμό ενός DEM μπορούν να ληφθούν από χάρτες - με ψηφιοποίηση γραμμών περιγράμματος, από στερεοφωνικά ζεύγη εικόνων, καθώς και ως αποτέλεσμα γεωδαιτικών μετρήσεων ή σάρωσης με λέιζερ της περιοχής. Η πρώτη μέθοδος είναι η πιο κοινή, γιατί Η συλλογή στερεοφωνικών ζευγών εικόνων απαιτεί εργασία και απαιτεί συγκεκριμένο λογισμικό, αλλά ταυτόχρονα σας επιτρέπει να παρέχετε τον επιθυμητό βαθμό λεπτομέρειας στην αναπαράσταση της επιφάνειας της γης. Η σάρωση με λέιζερ είναι μια πολλά υποσχόμενη σύγχρονη μέθοδος, αλλά εξακολουθεί να είναι αρκετά ακριβή.

6.3 Παρεμβολές

Η κατασκευή ενός DEM απαιτεί μια συγκεκριμένη δομή δεδομένων και τα σημεία εκκίνησης μπορούν να κατανεμηθούν διαφορετικά στο χώρο. Η συλλογή δεδομένων μπορεί να πραγματοποιηθεί σε κανονικά σημεία πλέγματος, κατά μήκος δομικών γραμμών ανακούφισης ή τυχαία. Τα πρωτεύοντα δεδομένα, με τη βοήθεια ορισμένων λειτουργιών, οδηγούν σε μία από τις πιο κοινές δομές στο GIS για την αναπαράσταση επιφανειών: GRID, TIN ή TGRID (Triangulated Irregular Network) - ένα ακανόνιστο δίκτυο τριγωνοποίησης, ένα σύστημα μη επικαλυπτόμενων τριγώνων. Οι κορυφές των τριγώνων είναι τα αρχικά σημεία αναφοράς. Το ανάγλυφο σε αυτή την περίπτωση αντιπροσωπεύεται από μια πολυεδρική επιφάνεια, κάθε όψη της οποίας περιγράφεται είτε από μια γραμμική συνάρτηση (πολυεδρικό μοντέλο) είτε από μια πολυωνυμική επιφάνεια, οι συντελεστές της οποίας καθορίζονται από τις τιμές στις κορυφές του οι όψεις των τριγώνων. Για να αποκτήσετε ένα μοντέλο επιφάνειας, πρέπει να συνδέσετε ζεύγη σημείων με άκρες με συγκεκριμένο τρόπο, που ονομάζεται τριγωνισμός Delaunay (Εικ. 5).

Ρύζι. 5. Μοντέλο ΑΦΜ

Ο τριγωνισμός Delaneuve που εφαρμόζεται σε δισδιάστατο χώρο διατυπώνεται ως εξής: ένα σύστημα διασυνδεδεμένων μη επικαλυπτόμενων τριγώνων έχει τη μικρότερη περίμετρο εάν καμία από τις κορυφές δεν πέφτει μέσα σε κανέναν από τους κύκλους που περιγράφονται γύρω από τα σχηματισμένα τρίγωνα (Εικ. 6).

Τα τρίγωνα που προκύπτουν είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στα ισόπλευρα. Κάθε μία από τις πλευρές των τριγώνων που προκύπτουν από την αντίθετη κορυφή είναι ορατή στη μέγιστη γωνία από όλα τα πιθανά σημεία του αντίστοιχου ημιεπίπεδου. Η παρεμβολή πραγματοποιείται κατά μήκος των σχηματισμένων άκρων.

Ρύζι. 6. Τριγωνισμός Delaunay

Ένα ξεχωριστό χαρακτηριστικό και πλεονέκτημα του μοντέλου τριγωνοποίησης είναι ότι δεν περιλαμβάνει μετασχηματισμούς των δεδομένων πηγής. Από τη μία πλευρά, αυτό αποτρέπει τη χρήση τέτοιων μοντέλων για λεπτομερή ανάλυση, αλλά από την άλλη, ο ερευνητής γνωρίζει πάντα ότι αυτό το μοντέλο δεν περιέχει εισαγόμενα σφάλματα που είναι κοινά σε μοντέλα που λαμβάνονται με άλλες μεθόδους παρεμβολής. Αυτή είναι η ταχύτερη μέθοδος παρεμβολής. Ωστόσο, εάν στις πρώτες εκδόσεις των περισσότερων GIS η μέθοδος τριγωνοποίησης ήταν η κύρια, σήμερα τα μοντέλα με τη μορφή ενός κανονικού πίνακα τιμών ύψους έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα. Ένα μοντέλο είναι ένας κανονικός πίνακας τιμών ύψους που λαμβάνεται με παρεμβολή τα δεδομένα πηγής. Για κάθε κελί μήτρας, το ύψος υπολογίζεται με βάση την παρεμβολή. Στην πραγματικότητα πρόκειται για ένα πλέγμα, οι διαστάσεις του οποίου ρυθμίζονται σύμφωνα με τις απαιτήσεις ακρίβειας του συγκεκριμένου προβλήματος που επιλύεται. Το κανονικό πλέγμα ακολουθεί την επιφάνεια της γης, όχι την εικόνα.

Ρύζι. 7. Σημειακή πυκνότητα στο μοντέλο GRID

(τριγωνικό πλέγμα) - ένα μοντέλο που συνδυάζει στοιχεία των μοντέλων TIN και GRID. Τέτοια μοντέλα έχουν τα πλεονεκτήματά τους, για παράδειγμα, επιτρέπουν τη χρήση πρόσθετων δεδομένων για την περιγραφή πολύπλοκων μορφών ανακούφισης (βράχια, βραχώδεις προεξοχές).

Η αποκατάσταση επιφάνειας υλοποιείται με βάση την παρεμβολή των αρχικών δεδομένων.

Παρεμβολή - ανακατασκευή μιας συνάρτησης σε ένα δεδομένο διάστημα από τις γνωστές της τιμές ενός πεπερασμένου συνόλου σημείων που ανήκουν σε αυτό το διάστημα.

Επί του παρόντος, είναι γνωστές δεκάδες μέθοδοι επιφανειακής παρεμβολής, οι πιο συνηθισμένες είναι: γραμμική παρεμβολή; μέθοδος αντίστροφης σταθμισμένης απόστασης, κρίγινγκ. spline παρεμβολή? παρεμβολή τάσης.

Kriging Μια μέθοδος παρεμβολής που βασίζεται στη χρήση μεθόδων μαθηματικής στατιστικής. Η εφαρμογή του χρησιμοποιεί την ιδέα μιας περιφερειακής μεταβλητής, δηλ. μια μεταβλητή που ποικίλλει από τόπο σε τόπο με κάποια φαινομενική συνέχεια και επομένως δεν μπορεί να μοντελοποιηθεί με μία μόνο μαθηματική εξίσωση. Η επιφάνεια θεωρείται με τη μορφή τριών ανεξάρτητων ποσοτήτων. Το πρώτο είναι μια τάση, η οποία χαρακτηρίζει μια αλλαγή στην επιφάνεια προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Περαιτέρω θεωρείται ότι υπάρχουν μικρές αποκλίσεις από τη γενική τάση, όπως μικρές κορυφές και κοιλότητες, οι οποίες είναι τυχαίες, αλλά εξακολουθούν να σχετίζονται χωρικά μεταξύ τους.

Τυχαίος θόρυβος (π.χ. ογκόλιθοι). Κάθε μία από τις τρεις μεταβλητές πρέπει να αντιμετωπίζεται χωριστά. Μια τάση υπολογίζεται χρησιμοποιώντας μια μαθηματική εξίσωση που αντιπροσωπεύει περισσότερο τη συνολική αλλαγή σε μια επιφάνεια, όπως μια επιφάνεια τάσης.

Ρύζι. 8. Στοιχεία Kriging: 1 - τάση, 2 - τυχαίες αλλά χωρικές διακυμάνσεις υψομέτρου, 3 - τυχαίος θόρυβος

Η αναμενόμενη αλλαγή ύψους μετράται χρησιμοποιώντας ένα βαριόγραμμα, στο οποίο η απόσταση μεταξύ των μετρήσεων απεικονίζεται στον οριζόντιο άξονα και η μισή διασπορά στον κατακόρυφο άξονα. Η μισή διασπορά ορίζεται ως η μισή απόκλιση μεταξύ των τιμών ύψους των αρχικών σημείων και των υψών των γειτονικών σημείων. Στη συνέχεια σχεδιάζεται μια καμπύλη καλύτερης προσαρμογής μέσω των σημείων δεδομένων. Η διασπορά σε κάποιο σημείο φτάνει στο μέγιστο και παραμένει σταθερή (αποκαλύπτεται η μέγιστη ακτίνα συσχέτισης).

Μέθοδος αντίστροφης σταθμισμένης απόστασης Αυτή η μέθοδος βασίζεται στην υπόθεση ότι όσο πιο κοντά είναι τα σημεία εκκίνησης μεταξύ τους, τόσο πιο κοντά είναι οι τιμές τους. Για να περιγραφεί με ακρίβεια η τοπογραφία, το σύνολο των σημείων κατά μήκος των οποίων θα πραγματοποιηθεί η παρεμβολή πρέπει να επιλεγεί σε μια συγκεκριμένη γειτνίαση με το σημείο που προσδιορίζεται, καθώς έχουν τη μεγαλύτερη επιρροή στο ύψος του. Αυτό επιτυγχάνεται ως εξής. Εισαγάγετε τη μέγιστη ακτίνα αναζήτησης ή τον αριθμό των σημείων που βρίσκονται πλησιέστερα σε απόσταση από το σημείο εκκίνησης (καθορισμένο). Στη συνέχεια, η τιμή του ύψους σε κάθε επιλεγμένο σημείο λαμβάνει ένα βάρος, το οποίο υπολογίζεται ανάλογα με το τετράγωνο της απόστασης από το επιλεγμένο σημείο. Αυτό διασφαλίζει ότι τα πιο κοντινά σημεία συμβάλλουν περισσότερο στον προσδιορισμό του παρεμβαλλόμενου ύψους σε σύγκριση με πιο απομακρυσμένα σημεία.

Παρεμβολή τάσης . Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο ερευνητής ενδιαφέρεται για τις γενικές τάσεις μιας επιφάνειας, οι οποίες χαρακτηρίζονται από μια επιφάνεια τάσης.

Παρόμοια με τη μέθοδο σταθμισμένης αντίστροφης απόστασης, μια επιφάνεια τάσης χρησιμοποιεί ένα σύνολο σημείων μέσα σε μια δεδομένη γειτονιά. Μέσα σε κάθε γειτονιά, κατασκευάζεται μια επιφάνεια που ταιριάζει καλύτερα με βάση μαθηματικές εξισώσεις όπως πολυώνυμα ή σφήνες.

Οι επιφάνειες τάσης μπορεί να είναι επίπεδες, να δείχνουν μια γενική τάση ή πιο σύνθετες. Ο τύπος της εξίσωσης που χρησιμοποιείται, ή ο βαθμός του πολυωνύμου, καθορίζει το μέγεθος της κυματικότητας της επιφάνειας. Για παράδειγμα, μια επιφάνεια τάσης πρώτης τάξης θα μοιάζει με ένα επίπεδο που τέμνει ολόκληρη την επιφάνεια σε μια συγκεκριμένη γωνία. Εάν η επιφάνεια έχει μία κάμψη, τότε μια τέτοια επιφάνεια ονομάζεται επιφάνεια τάσης δεύτερης τάξης.

Παρεμβολή spline. Η δυνατότητα περιγραφής πολύπλοκων επιφανειών χρησιμοποιώντας πολυώνυμα χαμηλών βαθμών καθορίζεται από το γεγονός ότι κατά τη διάρκεια της παρεμβολής spline ολόκληρη η περιοχή χωρίζεται σε μικρές μη επικαλυπτόμενες περιοχές. Η προσέγγιση με πολυώνυμα πραγματοποιείται χωριστά για κάθε τμήμα. Συνήθως χρησιμοποιείται ένα πολυώνυμο τρίτου βαθμού - ένας κυβικός σφήνας. Στη συνέχεια κατασκευάζεται μια γενική συνάρτηση «κόλλησης» για ολόκληρη την περιοχή, προσδιορίζοντας την συνθήκη συνέχειας στα όρια των τομών και τη συνέχεια της πρώτης και της δεύτερης μερικής παραγώγου, δηλ. εξασφαλίζει ομαλή κόλληση πολυωνύμων.

Η εξομάλυνση με λειτουργίες spline είναι ιδιαίτερα βολική κατά τη μοντελοποίηση επιφανειών που περιπλέκονται από ασυνέχειες και σας επιτρέπει να αποφύγετε παραμορφώσεις όπως τα "εφέ ακμών".

ΔΙΑΛΕΞΗ 7. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΕΔΑΦΟΥΣ

7.1 Βασικές διαδικασίες

Οι κύριες διαδικασίες για την κατασκευή DEM από χάρτες είναι:

) Μετατροπή χαρτών πηγής σε εικόνες ράστερ, π.χ. έρευνα. Κατά τη σάρωση, είναι σημαντικό να επιλέξετε την ανάλυση της εικόνας που προκύπτει· η υπερβολικά υψηλή ανάλυση απαιτεί μεγάλες ποσότητες μνήμης για την αποθήκευση των αρχικών πληροφοριών, την ίδια στιγμή, η ανάλυση πρέπει να διασφαλίζει την απαραίτητη ακρίβεια της συλλογής πληροφοριών, η οποία καθορίζεται από την σκοπός της δημιουργίας DEM.

) Εγκατάσταση θραυσμάτων ράστερ. Μοντάζ ή «ράψιμο» είναι η ένωση πολλών εικόνων αυθαίρετου σχήματος σε μία με τέτοιο τρόπο ώστε τα όρια μεταξύ των αρχικών εικόνων να είναι αόρατα. Κατά την εγκατάσταση, πραγματοποιείται γεωαναφορά δεδομένων ράστερ. Το GIS διαθέτει διάφορες ενότητες για την επίλυση αυτού του προβλήματος.

) Διανυσματοποίηση εικόνας ράστερ. Η διανυσματοποίηση ή η ψηφιοποίηση περιγραμμάτων μπορεί να πραγματοποιηθεί σε χειροκίνητη, ημιαυτόματη και αυτόματη λειτουργία. Για διάφορα GIS, έχουν αναπτυχθεί ξεχωριστές ενότητες που υλοποιούν αυτήν την εργασία σε αυτόματους τρόπους λειτουργίας, για παράδειγμα, Mar Edit.

) Σχηματισμός DEM. Το DEM δημιουργείται με βάση μεθόδους παρεμβολής και μπορεί να παρουσιαστεί σε διαφορετικές μορφές.

) Οπτικοποίηση των αποτελεσμάτων. Το DEM παρέχει οπτικοποίηση των πληροφοριών επιφάνειας σε διάφορες μορφές

.2 Απαιτήσεις για την ακρίβεια της εκτέλεσης της διαδικασίας

Γενικά, μπορούμε να πούμε ότι όσο περισσότερα είναι τα αρχικά σημεία, τόσο πιο ακριβής θα είναι η παρεμβολή και τόσο πιο πιθανό το κατασκευασμένο μοντέλο επιφάνειας να αντιπροσωπεύει επαρκώς την επιφάνεια της γης. Ωστόσο, υπάρχει ένα όριο στον αριθμό των σημείων (διακριτικότητα), καθώς για οποιαδήποτε επιφάνεια ένας υπερβολικός αριθμός σημείων συνήθως δεν βελτιώνει σημαντικά την ποιότητα του αποτελέσματος, αλλά αυξάνει μόνο την ποσότητα των δεδομένων και τον χρόνο υπολογισμού. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα πλεονάζοντα δεδομένα σε ορισμένες περιοχές μπορεί να οδηγήσουν σε άνιση αναπαράσταση της επιφάνειας και επομένως άνιση ακρίβεια. Με άλλα λόγια, οι περισσότεροι πόντοι δεν βελτιώνουν πάντα την ακρίβεια.

.3 Χρήση DEM

Τα ψηφιακά υψομετρικά μοντέλα (DEM) είναι σημαντικά για την επίλυση ενός αριθμού εφαρμοζόμενων περιβαλλοντικών προβλημάτων. Για την πρόβλεψη καταστάσεων έκτακτης ανάγκης, όπως πλημμύρες, εκτίμηση του βαθμού αλλαγής των τοπίων κ.λπ. Με βάση τα αποτελέσματα της ανάλυσης DEM με χρήση GIS, λαμβάνονται χάρτες γωνιών κλίσης εδάφους (κλίσεις) και εκθέσεις πρανών, σχηματίζονται διαμήκη και εγκάρσια προφίλ σε μια δεδομένη κατεύθυνση και οι ζώνες ορατότητας αξιολογούνται με τις προβλεπόμενες απόψεις, κ.λπ. Για την εμφάνιση του DEM χρησιμοποιούνται διαφορετικές φόρμες.

ΔΙΑΛΕΞΗ 8. ​​ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΟΠΤΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ

8.1 Ηλεκτρονικοί χάρτες και άτλαντες

Οραματισμός(γραφική αναπαραγωγή, προβολή) - δημιουργία εικόνων, συμπεριλαμβανομένων χαρτογραφικών και άλλων γραφικών σε συσκευές προβολής (κυρίως σε οθόνη) με βάση τη μετατροπή ψηφιακών δεδομένων πηγής χρησιμοποιώντας ειδικούς αλγόριθμους.

Οι χάρτες παραμένουν ο πιο συμπαγής και οικείος τρόπος παρουσίασης γεωγραφικών πληροφοριών.

Ο ηλεκτρονικός χάρτης (EC) είναι μια χαρτογραφική εικόνα που απεικονίζεται σε οθόνη, βασισμένη σε ψηφιακούς χάρτες ή βάσεις δεδομένων GIS.

Ο ηλεκτρονικός άτλας (EA) είναι ένα σύστημα οπτικοποίησης με τη μορφή ηλεκτρονικών χαρτών, ένα ηλεκτρονικό χαρτογραφικό έργο, λειτουργικά παρόμοιο με έναν ηλεκτρονικό χάρτη. Υποστηρίζονται από λογισμικό όπως προγράμματα περιήγησης χαρτών που παρέχουν προβολή καρέ-καρέ εικόνων ράστερ χαρτών, χαρτογραφικών οπτικοποιητών και συστημάτων χαρτογράφησης επιτραπέζιου υπολογιστή. Εκτός από τις χαρτογραφικές εικόνες και τους θρύλους, οι ηλεκτρονικοί άτλαντες συνήθως περιλαμβάνουν εκτενή σχόλια κειμένου, δεδομένα πίνακα και ηλεκτρονικούς άτλαντες πολυμέσων - κινούμενα σχέδια, ακολουθίες βίντεο και ήχο.

Οι πίνακες και τα γραφήματα, συμπεριλαμβανομένων των διαφόρων χαρακτηριστικών αντικειμένων (ιδιοτήτων) ή των σχέσεών τους, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ανεξάρτητα ή επιπρόσθετα σε άλλα εργαλεία οπτικοποίησης.

Τα κινούμενα σχέδια χρησιμοποιούνται για την εμφάνιση δυναμικών διεργασιών, π.χ. διαδοχική εμφάνιση στατικών εικόνων που σχεδιάζονται με το χέρι (πλαίσια), με αποτέλεσμα την ψευδαίσθηση μιας συνεχούς αλλαγής εικόνων.

8.2 Χαρτογραφικοί τρόποι εμφάνισης αποτελεσμάτων ανάλυσης δεδομένων

Για την εμφάνιση των αποτελεσμάτων της ανάλυσης δεδομένων στο GIS, έχουν εφαρμοστεί διάφορες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται κατά τη δημιουργία θεματικών χαρτών.

Μέθοδος διαστάσεων συμβόλων (εικονίδια) - τα αναλυόμενα χαρακτηριστικά των αντικειμένων εμφανίζονται με ειδικά σύμβολα, το μέγεθος των οποίων μεταφέρει ποσοτικές πληροφορίες και το σχήμα και το χρώμα μεταφέρουν ποιοτικές πληροφορίες.

Μέθοδος ποιοτική ή (ποσοτικό υπόβαθρο) - σε αυτήν την περίπτωση, ομαδοποιούνται δεδομένα με παρόμοιες τιμές και στις ομάδες που δημιουργούνται εκχωρούνται συγκεκριμένα χρώματα, τύποι συμβόλων ή γραμμές.

Μέθοδος σημείου - ένα εικονογραφικό μέσο είναι ένα σύνολο σημείων του ίδιου μεγέθους, καθένα από τα οποία έχει μια ορισμένη τιμή ενός ποσοτικού δείκτη.

Διαγράμματα εντοπισμού στηλών και πίτας - σας επιτρέπουν να εμφανίσετε τη σχέση μεταξύ πολλών χαρακτηριστικών, ενώ τα γραφήματα αναφέρονται γεωγραφικά (για παράδειγμα, στο σημείο όπου βρίσκεται το παρατηρητήριο δείχνουν την αναλογία των ρύπων).

Η μέθοδος isoline είναι ένας από τους ευρέως χρησιμοποιούμενους τρόπους εμφάνισης διαφόρων δεικτών. Με τη βοήθειά τους σχηματίζονται ισοϋψικοί χάρτες (τοπογραφικοί και υψομετρικοί), χάρτες ισόθερμων, ισοβαρών, ισοσυσχετιστών κ.λπ. Με τη χρήση ισογραμμών εντοπίζονται εδάφη που χαρακτηρίζονται από τις ίδιες ιδιότητες (θερμοκρασία, πίεση, βροχόπτωση, ταυτόχρονη εμφάνιση γεγονότων, ίση μέγεθος ανωμαλιών, ίσες ταχύτητες τεκτονικών κινήσεων κ.λπ.)

Σε αυτήν την περίπτωση, διακρίνονται δύο ομάδες ισογραμμών: πραγματικές ισογραμμές (χαρακτηρίζουν μια συνεχή αλλαγή σε οποιονδήποτε δείκτη, αυτές περιλαμβάνουν οριζόντιες γραμμές) και ψευδο-ισόγραμμες, οι οποίες εμφανίζουν δεδομένα στατιστικής φύσης (για παράδειγμα, διακριτές τιμές από πηγές εκπομπών ). Για την αναπαράσταση ισογραμμών, χρησιμοποιούνται διάφορα οπτικά μέσα: γραμμές διαφορετικών τύπων, πάχους και χρωμάτων, χρωματική ζωγραφική στρώση προς στρώμα του φόντου (ή σκίασης) των χώρων μεταξύ των ισογραμμών.

.3 Τρισδιάστατη απεικόνιση

Η τρισδιάστατη απεικόνιση επιφανειών (3D επιφάνεια) είναι ένα μέσο ψηφιακής τρισδιάστατης αναπαράστασης επιφανειών με τη μορφή συρμάτινων διαγραμμάτων, χρησιμοποιώντας διάφορους τύπους προβολής και η εικόνα μπορεί να περιστραφεί και να κλίση χρησιμοποιώντας μια απλή γραφική διεπαφή.

Για να εμφανιστεί το ανάγλυφο με βάση τα δεδομένα DEM, μπορούν να δημιουργηθούν εικόνες ράστερ.

Επιφάνεια ράστερ (εικόνα) - σχηματίζεται σύμφωνα με το μοντέλο Grid, με κάθε εικονοστοιχείο να αποδίδεται μια τιμή ανάλογη με το ύψος του αντίστοιχου κελιού πλέγματος.

Το ανάγλυφο σκιάς (αναλυτική σκίαση λόφων) είναι μια ράστερ απεικόνιση του DEM, ο σχηματισμός του οποίου, εκτός από το ύψος κάθε τμήματος του μοντέλου Grid, λαμβάνει υπόψη και τον φωτισμό των πρανών.

Έχει υλοποιηθεί η δυνατότητα συνδυασμού τρισδιάστατων επιφανειών με άλλα θεματικά επίπεδα. Για την επίτευξη ρεαλιστικής απεικόνισης αντικειμένων εδάφους, οι τρισδιάστατες επιφάνειες συνδυάζονται με χαρτογραφικές ή ορθογραφικές εικόνες.

Το εικονικό μοντέλο εδάφους (VTM) είναι ένα μοντέλο εδάφους που περιέχει πληροφορίες σχετικά με την τοπογραφία της επιφάνειας της γης, τη φασματική φωτεινότητα και τα αντικείμενα που βρίσκονται σε μια δεδομένη περιοχή, που προορίζεται για διαδραστική απεικόνιση. Το VMM σάς επιτρέπει να παρέχετε την επίδραση της παρουσίας στο έδαφος· μπορεί να εμφανιστεί με τη μορφή τρισδιάστατης στατικής σκηνής (3D προβολή) ή με τρόπο προσομοίωσης πτήσης πάνω από το έδαφος, όταν ο παρατηρητής βρίσκεται σε ένα σημείο με δεδομένες συντεταγμένες.

ΔΙΑΛΕΞΗ 9. ΒΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΚΑΝΟΝΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ GIS

Η χρήση του GIS για την επίλυση διαφορετικών προβλημάτων, σε διαφορετικά οργανωτικά σχήματα και με διαφορετικές απαιτήσεις, οδηγεί σε διαφορετικές προσεγγίσεις στη διαδικασία σχεδιασμού του GIS.

Υπάρχουν πέντε κύρια στάδια στη διαδικασία σχεδιασμού GIS.

Ανάλυση του συστήματος λήψης αποφάσεων. Η διαδικασία ξεκινά με τον εντοπισμό όλων των τύπων αποφάσεων που απαιτούν πληροφορίες για να ληφθούν. Πρέπει να ληφθούν υπόψη οι ανάγκες κάθε επιπέδου και λειτουργικής περιοχής.

Ανάλυση απαιτήσεων πληροφόρησης. Καθορίζει το είδος των πληροφοριών που απαιτούνται για τη λήψη κάθε απόφασης.

Συνάθροιση αποφάσεων, δηλ. ομαδοποίηση εργασιών που απαιτούν τις ίδιες ή σημαντικά επικαλυπτόμενες πληροφορίες για τη λήψη αποφάσεων.

Σχεδιασμός διαδικασίας επεξεργασίας πληροφοριών. Σε αυτό το στάδιο, αναπτύσσεται ένα πραγματικό σύστημα συλλογής, αποθήκευσης, μετάδοσης και τροποποίησης πληροφοριών. Πρέπει να ληφθούν υπόψη οι δυνατότητες του προσωπικού να χρησιμοποιεί τεχνολογία υπολογιστών.

Σχεδιασμός και έλεγχος συστήματος. Το πιο σημαντικό στάδιο είναι η δημιουργία και η εφαρμογή του συστήματος. Η απόδοση του συστήματος αξιολογείται από διαφορετικές θέσεις και γίνονται προσαρμογές εάν είναι απαραίτητο. Οποιοδήποτε σύστημα θα έχει ελαττώματα και επομένως πρέπει να γίνει ευέλικτο και προσαρμόσιμο.

Οι τεχνολογίες γεωπληροφοριών έχουν σχεδιαστεί για να αυτοματοποιούν πολλές λειτουργίες έντασης εργασίας που προηγουμένως απαιτούσαν μεγάλες ποσότητες χρόνου, ενέργειας, ψυχολογικού και άλλου κόστους από τον άνθρωπο. Ωστόσο, διαφορετικά στάδια της τεχνολογικής αλυσίδας επιδέχονται μεγαλύτερη ή μικρότερη αυτοματοποίηση, η οποία μπορεί να εξαρτηθεί σε μεγάλο βαθμό από τη σωστή διατύπωση των αρχικών εργασιών.

Πρώτα απ 'όλα, αυτή είναι η διατύπωση απαιτήσεων για τα προϊόντα πληροφοριών που χρησιμοποιούνται και τα υλικά παραγωγής που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει απαιτήσεις για εκτύπωση χαρτών, πινάκων, λιστών, εγγράφων. για την αναζήτηση εγγράφων κ.λπ. Ως αποτέλεσμα, θα πρέπει να δημιουργηθεί ένα έγγραφο με τη συμβατική ονομασία «Γενική λίστα δεδομένων εισόδου».

Το επόμενο βήμα είναι να καθοριστούν οι προτεραιότητες, η σειρά δημιουργίας και οι κύριες παράμετροι (εδαφική κάλυψη, λειτουργική κάλυψη και όγκος δεδομένων) του δημιουργημένου συστήματος. Στη συνέχεια, καθορίζονται οι απαιτήσεις για τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται, λαμβάνοντας υπόψη τις μέγιστες δυνατότητες χρήσης τους.

ΔΙΑΛΕΞΗ 10. ΕΝΝΟΙΑ ΚΑΙ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΓΠΣ

.1 Τύποι ΓΠΣ

Το σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών (GIS) είναι ένα σύστημα διαχείρισης, ανάλυσης και εμφάνισης γεωγραφικών πληροφοριών. Οι γεωγραφικές πληροφορίες αντιπροσωπεύονται ως μια σειρά από γεωγραφικά σύνολα δεδομένων που μοντελοποιούν το γεωγραφικό περιβάλλον μέσω απλών, γενικευμένων δομών δεδομένων. Το GIS περιλαμβάνει σύνολα εργαλείων για την εργασία με γεωγραφικά δεδομένα.

Το Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών υποστηρίζει πολλές προβολές για εργασία με γεωγραφικές πληροφορίες:

Τύπος γεωβάσης δεδομένων: Το GIS είναι μια χωρική βάση δεδομένων που περιέχει σύνολα δεδομένων που αντιπροσωπεύουν γεωγραφικές πληροφορίες στο πλαίσιο του συνολικού μοντέλου δεδομένων GIS (διανυσματικά χαρακτηριστικά, ράστερ, τοπολογία, δίκτυα κ.λπ.)

Προβολή Γεωοπτικοποίησης: Το GIS είναι ένα σύνολο έξυπνων χαρτών και άλλων προβολών που δείχνουν χωρικά χαρακτηριστικά και σχέσεις μεταξύ αντικειμένων στην επιφάνεια της γης. Μπορούν να κατασκευαστούν διαφορετικοί τύποι χαρτών και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως «παράθυρα σε μια βάση δεδομένων» για την υποστήριξη ερωτημάτων, ανάλυσης και επεξεργασίας πληροφοριών.

Τύπος Γεωεπεξεργασίας: Το GIS είναι ένα σύνολο εργαλείων για τη λήψη νέων συνόλων γεωγραφικών δεδομένων από υπάρχοντα σύνολα δεδομένων. Οι συναρτήσεις επεξεργασίας χωρικών δεδομένων (γεωεπεξεργασία) εξάγουν πληροφορίες από υπάρχοντα σύνολα δεδομένων, εφαρμόζουν αναλυτικές συναρτήσεις σε αυτά και γράφουν τα αποτελέσματα σε νέα παράγωγα σύνολα δεδομένων.

Στο λογισμικό ESRI ® ArcGIS ®, αυτοί οι τρεις τύποι GIS αντιπροσωπεύονται από έναν κατάλογο (ένα GIS ως συλλογή συνόλων γεωδεδομένων), έναν χάρτη (ένα GIS ως έξυπνη προβολή χάρτη) και μια εργαλειοθήκη (ένα GIS ως σύνολο εργαλεία για την επεξεργασία χωρικών δεδομένων). Όλα αυτά αποτελούν αναπόσπαστα στοιχεία ενός πλήρους GIS και χρησιμοποιούνται σε μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό σε όλες τις εφαρμογές GIS.

Ρύζι. 1. Τρεις τύποι GIS

.2 Προβολή γεωβάσης δεδομένων

Το GIS είναι ένας ειδικός τύπος βάσης δεδομένων για τον κόσμο γύρω μας - μια γεωγραφική βάση δεδομένων (geodatabase). Στην καρδιά του GIS βρίσκεται μια δομημένη βάση δεδομένων που περιγράφει τον κόσμο από γεωγραφική προοπτική.

Ακολουθεί μια γρήγορη επισκόπηση ορισμένων από τις βασικές αρχές που είναι σημαντικές για την κατανόηση των βάσεων γεωγραφικών δεδομένων.

.2.1 Γεωγραφική αναπαράσταση

Κατά τη δημιουργία ενός σχεδίου γεωβάσης δεδομένων GIS, οι χρήστες καθορίζουν πώς θα αναπαρασταθούν τα διαφορετικά χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα, τα αγροτεμάχια αντιπροσωπεύονται τυπικά ως πολύγωνα, οι δρόμοι ως κεντρικές γραμμές, τα πηγάδια ως σημεία κ.λπ. Αυτά τα χαρακτηριστικά ομαδοποιούνται σε κατηγορίες χαρακτηριστικών, στις οποίες κάθε σύνολο έχει μια ενιαία γεωγραφική αναπαράσταση.

Κάθε σύνολο δεδομένων GIS παρέχει μια χωρική αναπαράσταση κάποιας πτυχής του κόσμου γύρω μας, όπως:

· Διατεταγμένα σύνολα διανυσματικών αντικειμένων (σύνολα σημείων, γραμμών και πολυγώνων)

· Σύνολα δεδομένων Raster, όπως ψηφιακά υψομετρικά μοντέλα ή εικόνες

· Χωρικά δίκτυα

Τοπογραφία εδάφους και άλλες επιφάνειες

· Σύνολα δεδομένων έρευνας

· Άλλοι τύποι δεδομένων όπως διευθύνσεις, τοπωνύμια, πληροφορίες χάρτη

ΔΙΑΛΕΞΗ 11. ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΣΤΟ GIS

.1 Γενικές πληροφορίες

Η διαχείριση πληροφοριών GIS χρησιμοποιεί πολλές από τις έννοιες και τα χαρακτηριστικά της τυπικής αρχιτεκτονικής τεχνολογίας της πληροφορίας που λειτουργούν καλά σε ένα κεντρικό εταιρικό υπολογιστικό περιβάλλον. Για παράδειγμα, τα σύνολα δεδομένων GIS μπορούν να διαχειρίζονται σε σχεσιακές βάσεις δεδομένων, όπως και άλλες εταιρικές πληροφορίες. Η σύγχρονη λογική αλληλεπίδρασης εφαρμογών χρησιμοποιείται για τη λειτουργία δεδομένων που είναι αποθηκευμένα σε ένα σύστημα διαχείρισης βάσεων δεδομένων (DBMS). Όπως και άλλα συστήματα πληροφοριών επιχειρήσεων που βασίζονται σε συναλλαγές, τα GIS χρησιμοποιούνται ευρέως για τη συνεχή αλλαγή και ενημέρωση των γεωγραφικών βάσεων δεδομένων. Ωστόσο, η τεχνολογία GIS έχει μια σειρά από σημαντικά χαρακτηριστικά.

.2 Τα δεδομένα GIS είναι πολύπλοκα

Τα δεδομένα GIS είναι συνήθως μεγάλοι σε όγκο και περιλαμβάνουν μεγάλο αριθμό μεγάλων στοιχείων. Για παράδειγμα, ένα απλό ερώτημα βάσης δεδομένων για τη συμπλήρωση μιας τυπικής φόρμας επιχείρησης θα επιστρέψει πολλές σειρές δεδομένων, ενώ η δημιουργία ενός χάρτη θα απαιτούσε την αναζήτηση εκατοντάδων ή και χιλιάδων εγγραφών από τη βάση δεδομένων. Επιπλέον, η ποσότητα των διανυσματικών ή ράστερ πληροφοριών γραφικών που εμφανίζονται μπορεί να είναι πολλά megabyte. Επιπλέον, τα δεδομένα GIS περιέχουν πολύπλοκες σχέσεις και δομές, όπως δίκτυα μεταφορών, τοπογραφία περιοχής και τοπολογία.

11.3 Η συλλογή δεδομένων GIS είναι μια μη τετριμμένη εξειδικευμένη διαδικασία

Η δημιουργία και η διατήρηση γραφικών συνόλων δεδομένων σε GIS απαιτεί προηγμένα εργαλεία επεξεργασίας. Και για να διατηρηθεί η ακεραιότητα και η συμπεριφορά των γεωγραφικών διανυσματικών αντικειμένων και των ράστερ, απαιτείται εξειδικευμένη επεξεργασία τους με βάση ειδικούς γεωγραφικούς κανόνες και εντολές. Επομένως, η συγκέντρωση δεδομένων σε ένα GIS απαιτεί σημαντικό κόστος. Αυτός είναι ένας από τους λόγους που παρακινεί τους χρήστες να συνεργαστούν με σύνολα δεδομένων GIS.

.4 GIS - σύστημα συναλλαγών

Όπως και άλλα συστήματα διαχείρισης βάσεων δεδομένων, μια βάση δεδομένων GIS ενημερώνεται συνεχώς με μια ποικιλία δεδομένων. Επομένως, μια βάση δεδομένων GIS, όπως και άλλες βάσεις δεδομένων, πρέπει να υποστηρίζει τέτοιες συναλλαγές. Ωστόσο, οι χρήστες GIS έχουν ορισμένες ειδικές απαιτήσεις συναλλαγών. Μία από τις βασικές προϋποθέσεις είναι η δυνατότητα υποστήριξης μακροχρόνιων συναλλαγών.

Σε πολλές περιπτώσεις, σημαντικές ενημερώσεις βάσης δεδομένων πραγματοποιούνται σταδιακά. Για παράδειγμα, στην εφαρμογή στις επικοινωνίες μηχανικής, αυτή η εργασία συνήθως περιλαμβάνει στάδια όπως "ανάπτυξη", "πρόταση", "αποδοχή", "ανακατασκευή" και "παράδοση". Αυτή η διαδικασία είναι σε μεγάλο βαθμό κυκλική.

Η τεχνική προδιαγραφή καταρτίζεται πρώτα και μεταφέρεται στον μηχανικό, στη συνέχεια τροποποιείται σταδιακά καθώς υλοποιούνται μεμονωμένα στάδια και τέλος, όλες οι αλλαγές που έγιναν επιστρέφονται στην εταιρική βάση δεδομένων.

Η ροή εργασίας για την ενημέρωση και τη μεταφορά δεδομένων μπορεί να διαρκέσει ημέρες ή μήνες. Ωστόσο, η βάση δεδομένων GIS πρέπει να είναι ακόμα διαθέσιμη για να υποστηρίζει τις καθημερινές λειτουργίες και τις συνεχείς ενημερώσεις και οι χρήστες πρέπει να μπορούν να έχουν πρόσβαση στις εκδόσεις τους της κοινής βάσης δεδομένων GIS. Ακολουθούν περισσότερα παραδείγματα ροών εργασιών διαχείρισης δεδομένων στο GIS:

Επεξεργασία εκτός σύνδεσης: Ορισμένοι χρήστες χρειάζονται τη δυνατότητα να «ξεκαρφιτσώνουν» τμήματα μιας βάσης δεδομένων GIS και να τα αναπαράγουν (μετακινούν) σε άλλη τοποθεσία σε ένα ανεξάρτητο, ξεχωριστό σύστημα. Για παράδειγμα, για να επεξεργαστείτε ορισμένα δεδομένα στο πεδίο, πρέπει να πάρετε μαζί σας ορισμένα δεδομένα, να τα επεξεργαστείτε και να τα ενημερώσετε στον ιστότοπο και, στη συνέχεια, να στείλετε τις αλλαγές στην κύρια βάση δεδομένων.

Κατανεμημένες γεωγραφικές βάσεις δεδομένων:

Η περιφερειακή βάση δεδομένων μπορεί να είναι ένα μερικό αντίγραφο του αντίστοιχου «κομματιού» της κύριας εταιρικής βάσης δεδομένων GIS. Αυτές οι βάσεις δεδομένων πρέπει να συγχρονίζονται περιοδικά για την ανταλλαγή αλλαγών που γίνονται σε καθεμία από αυτές

.5 Αντιγραφή με έμμεση (μη άκαμπτη) σύζευξη

Αντιγραφή με μη άκαμπτη σύζευξη εντός του DBMS. Συχνά, οι χρήστες θέλουν να συγχρονίσουν το περιβάλλον δεδομένων GIS σε πολλαπλά αντίγραφα μιας βάσης δεδομένων (που ονομάζονται αντίγραφα), με κάθε τοποθεσία να κάνει τις δικές της ενημερώσεις στην τοπική βάση δεδομένων. Από καιρό σε καιρό, οι χρήστες θέλουν να προωθήσουν αυτές τις ενημερώσεις από κάθε αντίγραφο της βάσης δεδομένων σε άλλες και να συγχρονίσουν το περιεχόμενό τους. Ωστόσο, το DBMS μπορεί να είναι διαφορετικό (για παράδειγμα, SQL Server™, Oracle ® και IBM ® DB2 ®).

12. GIS - ΚΑΤΑΝΟΜΕΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

.1 Γενικές πληροφορίες

Σήμερα, στα περισσότερα συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών, τα δεδομένα για επίπεδα και πίνακες προέρχονται από διαφορετικούς οργανισμούς. Κάθε οργανισμός αναπτύσσει περισσότερο ή λιγότερο σημαντικό μέρος, αλλά όχι όλο, του πληροφοριακού περιεχομένου του GIS του. Συνήθως, τουλάχιστον ορισμένα επίπεδα δεδομένων προέρχονται από εξωτερικές πηγές. Η ανάγκη για δεδομένα αποτελεί κίνητρο για τους χρήστες να αποκτήσουν νέα δεδομένα με τον πιο αποτελεσματικό και ταχύτερο δυνατό τρόπο, συμπεριλαμβανομένης της αγοράς τμημάτων βάσεων δεδομένων για το GIS τους από άλλους χρήστες GIS. Έτσι, η διαχείριση των δεδομένων GIS γίνεται από πολλούς χρήστες.

.2 Διαλειτουργικότητα

Η κατανεμημένη φύση του GIS σημαίνει ότι υπάρχουν άφθονες ευκαιρίες για αλληλεπίδραση μεταξύ πολλών οργανισμών και συστημάτων GIS. Η συνεργασία και η συνεργασία των χρηστών είναι πολύ σημαντική για το GIS.

Οι χρήστες GIS βασίζονται εδώ και πολύ καιρό στην αμοιβαία επωφελή ανταλλαγή και κοινή χρήση δεδομένων στην εργασία τους. Μια αληθινή αντανάκλαση αυτής της θεμελιώδους ανάγκης είναι η συνεχής προσπάθεια δημιουργίας προτύπων GIS. Η τήρηση των βιομηχανικών προτύπων και των γενικών αρχών GIS είναι κρίσιμης σημασίας για την επιτυχή ανάπτυξη και την ευρεία υιοθέτηση αυτής της τεχνολογίας. Ένα GIS πρέπει να υποστηρίζει τα πιο σημαντικά πρότυπα και να μπορεί να προσαρμόζεται καθώς γίνονται διαθέσιμα νέα πρότυπα.

12.3 Δίκτυα GIS

Πολλά γεωγραφικά σύνολα δεδομένων μπορούν να συγκεντρωθούν και να διαχειριστούν ως κοινός πόρος πληροφοριών και να μοιραστούν από μια κοινότητα χρηστών. Επιπλέον, οι χρήστες GIS έχουν το δικό τους όραμα για το πώς μπορούν να μοιραστούν δημοφιλή σύνολα δεδομένων μέσω του Ιστού.

Οι βασικοί ιστότοποι, που ονομάζονται πύλες καταλόγου GIS, επιτρέπουν στους χρήστες να δημοσιεύουν τις δικές τους πληροφορίες και να αναζητούν γεωγραφικές πληροφορίες διαθέσιμες προς χρήση. Ως αποτέλεσμα, τα συστήματα GIS συνδέονται όλο και περισσότερο με τον Παγκόσμιο Ιστό και αποκτούν νέες ευκαιρίες για ανταλλαγή και χρήση πληροφοριών.

Αυτό το όραμα έχει εδραιωθεί την τελευταία δεκαετία και αντανακλάται σε έννοιες όπως η Εθνική Υποδομή Χωρικών Δεδομένων (NSDI) και η Παγκόσμια Υποδομή Χωρικών Δεδομένων (GSDI). Οι έννοιες αυτές εξελίσσονται διαρκώς και εφαρμόζονται σταδιακά, όχι μόνο σε εθνικό και παγκόσμιο επίπεδο, αλλά και σε νομαρχιακό και δημοτικό επίπεδο. Σε γενικευμένη μορφή, οι έννοιες αυτές περιλαμβάνονται στην έννοια της Υποδομής Χωρικών Δεδομένων (SDI, Spatial Data Infrastructure).

Το δίκτυο GIS είναι ουσιαστικά μία από τις μεθόδους εισαγωγής και προώθησης των αρχών της SDI. Συγκεντρώνει πολλούς ιστότοπους χρηστών και διευκολύνει τη δημοσίευση, την ανάκτηση και την κοινή χρήση γεωγραφικών πληροφοριών μέσω του Παγκόσμιου Ιστού.

Η γεωγραφική γνώση είναι εγγενώς κατανεμημένη και χαλαρά ενσωματωμένη. Όλες οι απαραίτητες πληροφορίες σπάνια περιέχονται σε μία μόνο παρουσία βάσης δεδομένων με το δικό της σχήμα δεδομένων. Οι χρήστες GIS αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για να λάβουν κομμάτια των δεδομένων τους GIS που λείπουν. Μέσω των δικτύων GIS, είναι ευκολότερο για τους χρήστες να δημιουργήσουν επαφές και να ανταλλάξουν τη συσσωρευμένη γεωγραφική γνώση.

Ένα δίκτυο GIS αποτελείται από τρία κύρια δομικά στοιχεία:

· Πύλες καταλόγου μεταδεδομένων όπου οι χρήστες μπορούν να αναζητήσουν και να βρουν πληροφορίες GIS σύμφωνα με τις ανάγκες τους

· Κόμβοι GIS, όπου οι χρήστες συντάσσουν και δημοσιεύουν σύνολα πληροφοριών GIS

· Χρήστες GIS που αναζητούν, αναγνωρίζουν, έχουν πρόσβαση και χρησιμοποιούν δημοσιευμένα δεδομένα και υπηρεσίες

12.4 Κατάλογοι πυλών GIS

Ένα σημαντικό στοιχείο του δικτύου GIS είναι ο κατάλογος της πύλης GIS με ένα συστηματικό μητρώο διαφόρων τόπων όπου αποθηκεύονται σύνολα δεδομένων και πληροφοριών. Ορισμένοι χρήστες GIS ενεργούν ως διαχειριστές δεδομένων, συγκεντρώνοντας και δημοσιεύοντας τα σύνολα δεδομένων τους για κοινή χρήση σε οργανισμούς. Καταχωρούν τα σύνολα πληροφοριών τους στον κατάλογο της πύλης. Αναζητώντας αυτόν τον κατάλογο, άλλοι χρήστες μπορούν να βρουν και να αποκτήσουν πρόσβαση στα σύνολα πληροφοριών που χρειάζονται.

Μια πύλη καταλόγου GIS είναι μια τοποθεσία Web όπου οι χρήστες GIS μπορούν να αναζητήσουν και να βρουν τις πληροφορίες GIS που χρειάζονται. Οι δυνατότητες που παρέχονται εξαρτώνται από το εύρος των υπηρεσιών δεδομένων GIS δικτύου, των υπηρεσιών χαρτών και των υπηρεσιών μεταδεδομένων που προσφέρονται. Κατά καιρούς, ο ιστότοπος της πύλης καταλόγου GIS μπορεί να ερευνά τους καταλόγους των συνδεδεμένων τοποθεσιών μελών του με σκοπό τη δημοσίευση και την ενημέρωση ενός κεντρικού καταλόγου GIS. Έτσι, ο κατάλογος GIS μπορεί να περιέχει συνδέσμους προς πηγές δεδομένων που είναι διαθέσιμες τόσο σε αυτόν όσο και σε άλλους ιστότοπους. Υποτίθεται ότι θα δημιουργηθεί μια σειρά από τέτοιους κόμβους καταλόγου και στη βάση τους θα δημιουργηθεί ένα κοινό δίκτυο - η Υποδομή Χωρικών Δεδομένων.

Τα δεδομένα και οι υπηρεσίες GIS τεκμηριώνονται ως εγγραφές καταλόγου στον κατάλογο της πύλης GIS, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αναζήτηση υποψηφίων για χρήση σε διαφορετικές εφαρμογές GIS.

Ένα παράδειγμα πύλης καταλόγου GIS είναι η κυβερνητική πύλη των ΗΠΑ (Geospatial One-Stop, βλ. www.geodata.gov). Αυτή η πύλη θα επιτρέψει σε όλα τα επίπεδα διακυβέρνησης και στο ευρύ κοινό να έχουν πρόσβαση σε γεωγραφικές πληροφορίες πιο εύκολα, γρήγορα και οικονομικά.

ΔΙΑΛΕΞΗ 13. ΣΥΝΘΕΣΗ ΜΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ GIS

Οι απαιτήσεις GIS επηρεάζουν την ανάπτυξη και εφαρμογή λογισμικού GIS. Όπως και άλλες τεχνολογίες πληροφοριών, το GIS θα πρέπει να διευκολύνει την εφαρμογή εφαρμογών που βασίζονται σε αυτό για την υποστήριξη της ροής εργασιών και των επιχειρηματικών απαιτήσεων οποιουδήποτε οργανισμού. Αυτό επιτυγχάνεται με τη δημιουργία μιας βασικής πλατφόρμας λογισμικού που υποστηρίζει διαφορετικούς τύπους συνόλων γεωγραφικών δεδομένων, προηγμένα εργαλεία διαχείρισης δεδομένων, επεξεργασίας, ανάλυσης και οπτικοποίησης.

Σε αυτό το πλαίσιο, το λογισμικό GIS θεωρείται όλο και περισσότερο ως η υποδομή πληροφορικής γύρω από την οποία χτίζονται μεγάλα, σύγχρονα συστήματα πολλών χρηστών. Η πλατφόρμα GIS πρέπει να παρέχει όλες τις δυνατότητες που απαιτούνται για να υποστηρίξει αυτό το ευρύ όραμα.

Αυτά περιλαμβάνουν:

Γεωγραφική βάση δεδομένων για αποθήκευση και διαχείριση όλων των γεωγραφικών αντικειμένων

Δίκτυο βασισμένο στο Web για κατανεμημένη διαχείριση και κοινή χρήση γεωγραφικών πληροφοριών

Εφαρμογές επιφάνειας εργασίας και διακομιστή για:

1. - συλλογή δεδομένων,

2. - αιτήματα πληροφοριών,

Χωρική ανάλυση και επεξεργασία γεωδεδομένων,

4. - δημιουργία χαρτογραφικών προϊόντων,

Οπτικοποίηση και έρευνα ράστερ εικόνων,

6. - Διαχείριση δεδομένων GIS.

Αρθρωτά στοιχεία λογισμικού (κινητήρες) για ενσωμάτωση λογικής GIS σε άλλες εφαρμογές και εξειδικευμένα προγράμματα χρηστών.

Υπηρεσίες γεωγραφικών πληροφοριών για πολυεπίπεδα και κεντρικά συστήματα GIS.

ΔΙΑΛΕΞΗ 14. ΣΥΝΤΟΜΗ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΤΩΝ ΕΡΓΑΛΕΙΩΝ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ΣΤΗΝ ΟΥΚΡΑΝΙΑ

Στην Ουκρανία, χρησιμοποιείται GIS, τόσο επαγγελματικό όσο και εξειδικευμένο. Τα προϊόντα λογισμικού διαμορφώνονται με βάση μια αρθρωτή αρχή. Συνήθως υπάρχουν βασικές μονάδες και μονάδες επέκτασης (ή εφαρμογές). Η βασική μονάδα περιέχει λειτουργίες που υλοποιούν βασικές λειτουργίες GIS, συμπεριλαμβανομένης της υποστήριξης λογισμικού για συσκευές εισόδου/εξόδου, εξαγωγής και εισαγωγής δεδομένων κ.λπ. Πρέπει να σημειωθεί ότι τα προϊόντα λογισμικού από διαφορετικές εταιρείες έχουν πολλά κοινά, αφού οι κατασκευαστές αναγκάζονται να δανείζονται ορισμένες τεχνολογικές εξελίξεις ο ένας από τον άλλο. Επί του παρόντος, υπάρχουν περίπου 20 γνωστά πακέτα GIS στην αγορά που μπορούν να ταξινομηθούν ως πλήρως εξοπλισμένα.

Χαρακτηρίζοντας τις ιδιότητες ενός πλήρως λειτουργικού GIS, μπορούμε να σημειώσουμε τα κοινά χαρακτηριστικά τους. Όλα τα συστήματα λειτουργούν στην πλατφόρμα Windows. Μόνο μερικά από αυτά έχουν εκδόσεις με άλλα λειτουργικά συστήματα (“Horizon” - MS DOS, Unix, Linux, MC BC, Free BSD, Solaris, INTROS; PARK - MS DOS; Arc GIS Arc Info-Solaris, Digital Unix, AIX, κ.λπ. .; ArcView GIS - Unix).

Όλα τα συστήματα υποστηρίζουν την ανταλλαγή χωρικών πληροφοριών (εξαγωγή και εισαγωγή) με πολλά συστήματα GIS και CAD μέσω μεγάλων μορφών ανταλλαγής.

Ακόμη πιο ομοιογενείς είναι οι δυνατότητες εργασίας με πληροφορίες χαρακτηριστικών. Τα περισσότερα συστήματα παρέχουν εργασία με όλα τα κύρια DBMS μέσω προγραμμάτων οδήγησης ODBC και BDE. Το πρώτο στη γκάμα των υποστηριζόμενων ή χρησιμοποιούμενων DBMS είναι η Oracle.

Στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων, το σύγχρονο πλήρως λειτουργικό GIS σας επιτρέπει να επεκτείνετε τις δυνατότητές σας. Ο κύριος τρόπος επέκτασης των δυνατοτήτων είναι ο προγραμματισμός σε γλώσσες υψηλού επιπέδου (MS Visual Basic, MS Visual C++, Borland Delphy, Borland C++ Builder) με τη σύνδεση DLL και βιβλιοθηκών OCX (ActiveX). Φυσικά υπάρχουν και εξαιρέσεις. Συστήματα όπως το MapInfo Professional χρησιμοποιούν το Map Basic και τα συστήματα AricView GIS χρησιμοποιούν τη Avenue.

Τα πιο κοινά ξένα συστήματα για διάφορους λόγους είναι τα ArcView GIS, MapInfo Professional, MicroStation/J. Μια παρόμοια λίστα οικιακών συστημάτων διευθύνεται από τα GeoGraph, Panorama (Χάρτης 2000), PARK, GeoLink.

Ας περιγράψουμε εν συντομία τα πιο κοινά προϊόντα λογισμικού, σημειώνοντας τα χαρακτηριστικά και τους τομείς εφαρμογής τους.

ArcGIS ArcInfo(αναπτύχθηκε από την ESRI, ΗΠΑ) . Ένα πλήρως λειτουργικό GIS, που αποτελείται από δύο ανεξάρτητα εγκατεστημένα πακέτα λογισμικού - ArcInfo Workstation και ArcInfo Desktop. Η πρώτη αποτελείται από τρεις βασικές ενότητες: ArcMap - εμφάνιση, επεξεργασία και ανάλυση δεδομένων, ArcCatalog - πρόσβαση και διαχείριση δεδομένων, ArcToolbox - προηγμένη χωρική ανάλυση εργαλείο, προβολές διαχείρισης και μετατροπή δεδομένων. Πρόσθετες ενότητες παρέχουν λύσεις στις ακόλουθες εργασίες:

Arc COGO - ένα σύνολο εργαλείων και λειτουργιών για εργασία με γεωδαιτικά δεδομένα.

Arc GRID - διαθέτει ένα ισχυρό σύνολο εργαλείων για την ανάλυση και τη διαχείριση συνεχώς κατανεμημένων αριθμητικών και ποιοτικών χαρακτηριστικών, που παρουσιάζονται με τη μορφή κανονικών μοντέλων, καθώς και μοντελοποίησης πολύπλοκων διαδικασιών.

ARC TIN - σχεδιασμένο για μοντελοποίηση τοπογραφικών επιφανειών.

Arc NETWORK - για μοντελοποίηση και ανάλυση τοπολογικά σχετικών αντικειμένων με τη μορφή χωρικών δικτύων, αξιολόγηση και διαχείριση πόρων που κατανέμονται σε δίκτυα και διεργασιών σε τέτοια δίκτυα. Παρέχει τη δημιουργία συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών, τη δημιουργία και τη συντήρηση γης, δάσους, γεωλογικά και άλλα κτηματολογικά, ο σχεδιασμός δικτύων μεταφορών, εκτίμηση φυσικών πόρων.

ArcGIS ArcView(αναπτύχθηκε από την ESRI, ΗΠΑ). Επιτραπέζιο GIS, το οποίο παρέχει στον χρήστη τα μέσα επιλογής και προβολής διαφόρων γεωδεδομένων, επεξεργασίας, ανάλυσης και παραγωγής τους (επιχειρήσεις, επιστήμη, εκπαίδευση, διαχείριση, κοινωνιολογία, δημογραφία, οικολογία, μεταφορές, αστική διαχείριση).

Όλα τα προϊόντα ArcGis μπορούν να χρησιμοποιήσουν πρόσθετες ενότητες για την επίλυση εξειδικευμένων προβλημάτων χωρικής ανάλυσης:

Το ArcGIS Spatial Analyst είναι μια ενότητα λογισμικού για εργασία με επιφάνειες ράστερ. Σας επιτρέπει να αναλύετε τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας, καθώς και να παρεμβάλλετε χωρικά κατανεμημένα δεδομένα για οπτικοποίηση και ανάλυση διεργασιών.

ArcGis 3D Analyst - ένα πρόγραμμα για τη δημιουργία, την απεικόνιση και την ανάλυση τρισδιάστατων αντικειμένων και επιφανειών.

ArcGIS Geostatistical Analyst - μια νέα ενότητα για επιφανειακή παρεμβολή που βασίζεται σε στατιστική ανάλυση χωρικά κατανεμημένων δεδομένων.

Το ArcView υποστηρίζει σχεσιακά DBMS, έχει αναπτύξει επιχειρηματικά γραφικά (φόρμα προβολής, μορφή πίνακα, φόρμα γραφήματος, δημιουργία διάταξης), παρέχει τη δημιουργία επαγγελματικά σχεδιασμένων χαρτογραφικών πληροφοριών και την ανάπτυξη των δικών σας εφαρμογών.

MapInfo Professional(αναπτύχθηκε από τη MapInfo Corp.USA), ένα από τα πιο κοινά GIS για επιτραπέζιους υπολογιστές στη Ρωσία. Το MapInfo είναι ειδικά σχεδιασμένο για την επεξεργασία και την ανάλυση πληροφοριών που έχουν διεύθυνση ή χωρική αναφορά.

Το MapInfo υλοποιεί:

αναζήτηση για γεωγραφικά αντικείμενα.

γεωμετρικές συναρτήσεις: υπολογισμοί εμβαδών, μηκών, περιμέτρων, όγκων που περικλείονται μεταξύ των επιφανειών.

δημιουργία ζωνών προστασίας γύρω από οποιοδήποτε αντικείμενο ή ομάδα αντικειμένων.

προηγμένη γλώσσα ερωτημάτων SQL, τα ερωτήματα βασίζονται σε εκφράσεις, πραγματοποιούν συνδέσεις, εμφανίζουν διαθέσιμα πεδία, επιτρέπονται υποερωτήματα, ενώσεις πολλών πινάκων και γεωγραφικές ενώσεις.

σχεδιασμός υπολογιστή και προετοιμασία για δημοσίευση χαρτογραφικών εγγράφων.

Γεωγράφος(αναπτύχθηκε από το Κέντρο Ερευνών Πληροφοριών του Ινστιτούτου Γεωγραφίας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, Ρωσία). Επιτρέπει τη δημιουργία ηλεκτρονικών θεματικών άτλαντων και συνθέσεων χαρτών που βασίζονται σε επίπεδα ψηφιακών χαρτών και σχετικών πινάκων δεδομένων χαρακτηριστικών. Τα κύρια χαρακτηριστικά του GeoGraph είναι τα εξής:

δημιουργία χωροαντικειμένων με τη μορφή καλλυντικών στρωμάτων με πίνακες δεδομένων χαρακτηριστικών συνδεδεμένων με αυτά·

υποσύστημα διαχείρισης δεδομένων χαρακτηριστικών, συμπεριλαμβανομένης της σύνδεσης πινάκων, επεξεργασίας, επιλογής, ταξινόμησης, αναζήτησης κατά μοτίβο κ.λπ.

ηλεκτρονική θεματική χαρτογράφηση κ.λπ.

Πανόραμα (Ρωσία)Κατασκευή και επεξεργασία ψηφιακών και ηλεκτρονικών χαρτών, συντήρηση βάσεων χαρτογραφικών και χαρακτηριστικών.

Ιδιαίτερη αναφορά πρέπει να γίνει στο επαγγελματικό πολυλειτουργικό οργανικό GIS, το οποίο παρέχει τη δυνατότητα άμεσης επεξεργασίας δεδομένων τηλεπισκόπησης. Αυτά περιλαμβάνουν τα ERDAS IMAGINE, EMapper κ.λπ.

ER Mapper(αναπτύχθηκε από την ER Mapper) Επεξεργασία μεγάλων όγκων φωτογραμμετρικών πληροφοριών, θεματική χαρτογράφηση (γεωφυσική, φυσικοί πόροι, δασοκομία). Ακρίβεια, εκτύπωση χαρτών, απεικόνιση τρισδιάστατης εικόνας, βιβλιοθήκη αλγορίθμων.

ΕΡΔΑΣ ΦΑΝΤΑΣΤΕΙΤΕ(αναπτύχθηκε από τη Leica) - ένα πακέτο λογισμικού σχεδιασμένο ειδικά για την επεξεργασία και ανάλυση δεδομένων τηλεπισκόπησης, παρέχοντας ένα πλήρες σύνολο εργαλείων για την ανάλυση δεδομένων από οποιαδήποτε πηγή και την παρουσίαση των αποτελεσμάτων σε διάφορες μορφές - από τυπωμένους χάρτες έως τρισδιάστατα μοντέλα. Το ERDAS IMAGINE είναι κατασκευασμένο σε αρθρωτή βάση με τη μορφή βασικών κιτ - IMAGINE Essential, IMAGINE Advantage και IMAGINE Professional.

Η ERDAS IMAGINE υλοποιεί:

εκτεταμένες δυνατότητες οπτικοποίησης και εισαγωγής δεδομένων (υποστηρίζει περισσότερες από 100 μορφές).

γεωμετρική διόρθωση;

ενίσχυση των μετασχηματισμών και ανάλυση GIS·

αποκρυπτογράφηση εικόνων.

εργαλεία επεξεργασίας εικόνας και κατασκευή αλγορίθμων χωρικών υπολογιστών.

GIS μεταξύ των τεχνολογιών της πληροφορίας

Η πρώτη ερώτηση ενός ατόμου που δεν είναι εξοικειωμένος με τα συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών (GIS) θα είναι φυσικά: "Γιατί το χρειάζομαι αυτό;" Πράγματι, σπάνια χρησιμοποιούμε άτλαντες και χάρτες στη ζωή μας. Και γενικά, η γεωγραφία, όπως είναι γνωστό από τα έργα των κλασικών, δεν είναι επίσης απαραίτητη για μελέτη - υπάρχουν οδηγοί ταξί για αυτό. Επιπλέον, λαμβάνουμε ήδη περισσότερες πληροφορίες, και όχι πάντα ευχάριστες, από διάφορες πηγές από όσες θα θέλαμε μερικές φορές. Και χρειάζεται ακόμα συστηματοποίηση; Υπάρχουν πολλά να σκεφτούμε εδώ. Αλλά, αν το δεις, το GIS είναι κάτι περισσότερο από ένας χάρτης που μεταφέρεται σε έναν υπολογιστή. Τι είναι λοιπόν και με τι τρώγεται;

Αλλά, δυστυχώς, με έναν σύντομο, κατανοητό σε όλους και, όπως είπε ο καθηγητής Preobrazhensky από το "Heart of a Dog", "πραγματικό" ορισμό, όλα δεν είναι τόσο απλά. Το θέμα, προφανώς, είναι ότι αυτή η τεχνολογία, πρώτον, είναι σε μεγάλο βαθμό καθολική και, δεύτερον, αναπτύσσεται τόσο γρήγορα και συλλαμβάνει νέους τομείς ζωής και δραστηριότητας που, όπως σε ένα ανέκδοτο από την εποχή του ανεπτυγμένου σοσιαλισμού, παράγει (δηλ. ορισμούς) δεν έχουν χρόνο να παραδώσουν. Οι συγγραφείς κάθε νέου θεμελιώδους βιβλίου για το GIS (και τέτοια βιβλία δημοσιεύονται συνεχώς), και ακόμη περισσότερο πολλών μονογραφιών που σχετίζονται με έναν από τους αμέτρητους τομείς της εφαρμογής τους, προσπαθούν να συνεισφέρουν εφικτά στη δημιουργία ενός τέτοιου ορισμού . Σας παραπέμπουμε σε αυτά τα βιβλία εάν θέλετε να βρείτε τον πιο αποδεκτό ορισμό για εσάς. Ο καθένας που βυθίζεται σε αυτόν τον κόσμο είναι ελεύθερος να δώσει το δικό του. Εμείς, χωρίς να διεκδικούμε σε καμία περίπτωση την πρωτοτυπία, θα πάρουμε ό,τι είναι ήδη διαθέσιμο.

Εδώ, για παράδειγμα, υπάρχουν δύο ορισμοί: ο ένας «λυρικός», ο άλλος «πρακτικός». Πρώτον: «Αυτή είναι μια ευκαιρία για μια νέα ματιά στον κόσμο γύρω μας». Δεύτερον: «Το GIS είναι μια σύγχρονη τεχνολογία υπολογιστών για τη χαρτογράφηση και την ανάλυση αντικειμένων στον πραγματικό κόσμο, καθώς και γεγονότων που συμβαίνουν στον πλανήτη μας, στις ζωές και τις δραστηριότητές μας».

Χωρίς ορισμούς και μόνο περιγραφή, αυτή η τεχνολογία συνδυάζει παραδοσιακές λειτουργίες βάσης δεδομένων, όπως ερωτήματα και στατιστική ανάλυση, με τα οφέλη της πλούσιας οπτικοποίησης και της γεωγραφικής (χωρικής) ανάλυσης που παρέχει ένας χάρτης. Αυτές οι δυνατότητες διακρίνουν το GIS από άλλα συστήματα πληροφοριών και παρέχουν μοναδικές προοπτικές για τη χρήση του σε ένα ευρύ φάσμα εργασιών που σχετίζονται με την ανάλυση και την πρόβλεψη φαινομένων και γεγονότων στον περιβάλλοντα κόσμο, με την κατανόηση και την ανάδειξη των κύριων παραγόντων και αιτιών, καθώς και πιθανές συνέπειες, με τον σχεδιασμό στρατηγικών αποφάσεων και τις συνεχείς συνέπειες των ενεργειών που λαμβάνονται.

Ένας από τους καλύτερους τρόπους για να μάθετε τι είναι το GIS είναι να δείτε πώς άλλοι άνθρωποι χρησιμοποιούν την τεχνολογία. Λοιπόν, τότε, χωρίς καθυστέρηση, ξεκινήστε να εργάζεστε με GIS και δείξτε τα επιτεύγματά σας σε άλλους. Κάθε άτομο με δημιουργική στάση απέναντι στις επιχειρήσεις, όταν βλέπει τις δυνατότητες του GIS, τα χέρια του αρχίζουν αμέσως να φαγούρα... Άλλωστε, το GIS είναι επίσης μια εργαλειοθήκη με τη βοήθεια της οποίας μπορείς να λύσεις προβλήματα για τα οποία μερικές φορές δεν υπάρχουν έτοιμα - έκανε ολοκληρωμένες λύσεις.

Ας επιστρέψουμε όμως στην αρχή. Εκ πρώτης όψεως, το μόνο προφανές είναι η χρήση GIS στην προετοιμασία και εκτύπωση χαρτών και, ίσως, στην επεξεργασία εναέριων και δορυφορικών εικόνων. Το πραγματικό εύρος των εφαρμογών του GIS είναι πολύ ευρύτερο, και για να το εκτιμήσουμε, θα πρέπει να δούμε τη χρήση των υπολογιστών γενικά: τότε η θέση του GIS θα είναι πολύ πιο ξεκάθαρη.

Οι υπολογιστές όχι μόνο παρέχουν μεγάλη ευκολία για την εκτέλεση γνωστών λειτουργιών με έγγραφα - είναι οι φορείς μιας νέας κατεύθυνσης της ανθρώπινης δραστηριότητας. Αυτή η κατεύθυνση είναι η τεχνολογία της πληροφορίας και σε αυτές βασίζεται σε μεγάλο βαθμό η σύγχρονη κοινωνία. Τι είναι αυτό - τεχνολογία πληροφοριών;

Ο όρος «πληροφορία» συχνά κατανοείται πολύ στενά (όπως οι «πληροφορίες» που αναφέρουν οι δημοσιογράφοι). Στην πραγματικότητα, οτιδήποτε μπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή γραμμάτων, αριθμών και εικόνων θα πρέπει να ονομάζεται πληροφορία. Άρα, όλες οι μέθοδοι, τεχνικές, τεχνικές, μέσα, συστήματα, θεωρίες, κατευθύνσεις κ.λπ. κ.λπ., που στοχεύουν στη συλλογή, επεξεργασία και χρήση πληροφοριών, ονομάζονται συλλογικά τεχνολογίες πληροφοριών. Και το GIS είναι ένα από αυτά.

Το GIS είναι πλέον μια βιομηχανία πολλών εκατομμυρίων δολαρίων στην οποία συμμετέχουν εκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο. Έτσι, σύμφωνα με την Dataquest, το 1997, οι συνολικές πωλήσεις λογισμικού GIS ξεπέρασαν το 1 δισεκατομμύριο δολάρια και λαμβάνοντας υπόψη το σχετικό λογισμικό και υλικό, η αγορά GIS πλησιάζει τα 10 δισεκατομμύρια δολάρια.Το GIS μελετάται σε σχολεία, κολέγια και πανεπιστήμια. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας - είτε για την ανάλυση παγκόσμιων προβλημάτων όπως ο υπερπληθυσμός, η ρύπανση της γης, η πείνα και η υπερπαραγωγή γεωργικών προϊόντων, η μείωση της δασικής γης, οι φυσικές καταστροφές ή η επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων όπως η εύρεση του βέλτιστη διαδρομή μεταξύ σημείων, επιλογή της βέλτιστης τοποθεσίας για ένα νέο γραφείο, αναζήτηση σπιτιού στη διεύθυνσή του, τοποθέτηση αγωγού ή γραμμής ηλεκτρικού ρεύματος στην περιοχή, διάφορες δημοτικές εργασίες, όπως η καταχώρηση ιδιοκτησίας γης. Πώς είναι δυνατόν να λυθούν τόσο διαφορετικά προβλήματα χρησιμοποιώντας μία τεχνολογία; Για να το κατανοήσουμε αυτό, ας δούμε τη δομή, τη λειτουργία και τα παραδείγματα εφαρμογής GIS με τη σειρά.

Στοιχεία ΓΠΣ

Ένα λειτουργικό GIS έχει πέντε βασικά στοιχεία: υλικό, λογισμικό, δεδομένα, άτομα και μεθόδους.

Σκεύη, εξαρτήματα. Αυτός είναι ο υπολογιστής που εκτελεί το GIS. Σήμερα, τα GIS λειτουργούν σε διάφορους τύπους πλατφορμών υπολογιστών, από κεντρικούς διακομιστές έως μεμονωμένους ή δικτυωμένους επιτραπέζιους υπολογιστές.

Λογισμικό Ένα GIS περιέχει τις λειτουργίες και τα εργαλεία που απαιτούνται για την αποθήκευση, ανάλυση και οπτικοποίηση γεωγραφικών (χωρικών) πληροφοριών. Τα βασικά στοιχεία των προϊόντων λογισμικού είναι: εργαλεία εισαγωγής και χειρισμού γεωγραφικών πληροφοριών. σύστημα διαχείρισης βάσεων δεδομένων (DBMS ή DBMS). εργαλεία για την υποστήριξη χωρικών ερωτημάτων, ανάλυσης και οπτικοποίησης (εμφάνιση)· γραφικό περιβάλλον χρήστη (GUI ή GUI) για εύκολη πρόσβαση σε εργαλεία και λειτουργίες.

Δεδομένα. Αυτό είναι ίσως το πιο σημαντικό στοιχείο του GIS. Τα δεδομένα χωρικής τοποθεσίας (γεωγραφικά δεδομένα) και τα σχετικά δεδομένα πίνακα μπορεί να συλλέγονται και να παράγονται από τον χρήστη ή να αγοραστούν από προμηθευτές, εμπορικά ή με άλλο τρόπο. Κατά τη διαχείριση χωρικών δεδομένων, ένα GIS ενσωματώνει χωρικά δεδομένα με άλλους τύπους και πηγές δεδομένων και μπορεί επίσης να χρησιμοποιήσει τα ΣΔΒΔ που χρησιμοποιούνται από πολλούς οργανισμούς για να οργανώσουν και να διατηρήσουν τα δεδομένα που διαθέτουν.

Ερμηνευτές. Η ευρεία χρήση της τεχνολογίας GIS είναι αδύνατη χωρίς ανθρώπους που εργάζονται με προϊόντα λογισμικού και αναπτύσσουν σχέδια για τη χρήση τους για την επίλυση πραγματικών προβλημάτων. Οι χρήστες GIS μπορούν να είναι τόσο τεχνικοί ειδικοί που αναπτύσσουν και συντηρούν το σύστημα όσο και απλοί υπάλληλοι (τελικοί χρήστες) στους οποίους το GIS βοηθά στην επίλυση καθημερινών θεμάτων και προβλημάτων.

Μέθοδοι. Η επιτυχία και η αποδοτικότητα (συμπεριλαμβανομένης της οικονομικής) της χρήσης GIS εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από ένα σωστά καταρτισμένο σχέδιο και κανόνες εργασίας, οι οποίοι θεσπίζονται σύμφωνα με τα συγκεκριμένα καθήκοντα και το έργο κάθε οργανισμού.

Πώς λειτουργεί το GIS;

Ένα GIS αποθηκεύει πληροφορίες για τον πραγματικό κόσμο ως ένα σύνολο θεματικών επιπέδων που συγκεντρώνονται με βάση τη γεωγραφική θέση. Αυτή η απλή αλλά πολύ ευέλικτη προσέγγιση έχει αποδείξει την αξία της στην επίλυση ποικίλων προβλημάτων του πραγματικού κόσμου: παρακολούθηση της κίνησης οχημάτων και υλικών, λεπτομερής χαρτογράφηση των πραγματικών συνθηκών και προγραμματισμένων δραστηριοτήτων και μοντελοποίηση της παγκόσμιας ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας.

Όλες οι γεωγραφικές πληροφορίες περιέχουν πληροφορίες σχετικά με τη χωρική θέση, είτε πρόκειται για αναφορά σε γεωγραφικές ή άλλες συντεταγμένες, είτε για αναφορές σε διεύθυνση, ταχυδρομικό κώδικα, εκλογική περιφέρεια ή απογραφική περιφέρεια, αναγνωριστικό γης ή δάσους, όνομα δρόμου ή σταθμό σε αυτοκινητόδρομο κ.λπ. Όταν χρησιμοποιούνται τέτοιοι σύνδεσμοι για τον αυτόματο προσδιορισμό της θέσης ή των τοποθεσιών των χαρακτηριστικών, χρησιμοποιείται μια διαδικασία που ονομάζεται γεωκωδικοποίηση. Με τη βοήθειά του, μπορείτε γρήγορα να προσδιορίσετε και να δείτε στον χάρτη πού βρίσκεται το αντικείμενο ή το φαινόμενο που σας ενδιαφέρει (το σπίτι όπου μένει ο φίλος σας ή ο οργανισμός που χρειάζεστε, το μέρος όπου σημειώθηκε σεισμός ή πλημμύρα, μια διαδρομή κατά μήκος των οποίων είναι ευκολότερο και γρηγορότερο να φτάσετε στο επιθυμητό σημείο ή στο σπίτι σας).

Διανυσματικά και ράστερ μοντέλα. Το GIS μπορεί να λειτουργήσει με δύο σημαντικά διαφορετικούς τύπους δεδομένων - διανυσματικά και ράστερ. Σε ένα διανυσματικό μοντέλο, οι πληροφορίες σχετικά με σημεία, γραμμές και πολύγωνα κωδικοποιούνται και αποθηκεύονται ως ένα σύνολο συντεταγμένων X,Y (στο σύγχρονο GIS, μια τρίτη χωρική συντεταγμένη και μια τέταρτη, για παράδειγμα, μια χρονική συντεταγμένη συχνά προστίθενται). Η θέση ενός σημείου (σημειακού αντικειμένου), για παράδειγμα μιας γεώτρησης, περιγράφεται από ένα ζεύγος συντεταγμένων (X,Y). Γραμμικά χαρακτηριστικά όπως δρόμοι, ποτάμια ή αγωγοί αποθηκεύονται ως σύνολα συντεταγμένων X,Y. Τα χαρακτηριστικά πολυγώνων, όπως λεκάνες απορροής ποταμών, αγροτεμάχια ή περιοχές εξυπηρέτησης αποθηκεύονται ως ένα κλειστό σύνολο συντεταγμένων. Το διανυσματικό μοντέλο είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την περιγραφή διακριτών αντικειμένων και είναι λιγότερο κατάλληλο για την περιγραφή συνεχώς μεταβαλλόμενων ιδιοτήτων, όπως η πυκνότητα πληθυσμού ή η προσβασιμότητα των αντικειμένων. Το μοντέλο ράστερ είναι βέλτιστο για εργασία με συνεχείς ιδιότητες. Μια εικόνα ράστερ είναι ένα σύνολο τιμών για μεμονωμένα στοιχειώδη στοιχεία (κελιά). είναι σαν σαρωμένος χάρτης ή εικόνα. Και τα δύο μοντέλα έχουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους. Το σύγχρονο GIS μπορεί να λειτουργήσει τόσο με διανυσματικά όσο και με ράστερ μοντέλα δεδομένων.

Προβλήματα που λύνει το GIS

Τα GIS γενικής χρήσης εκτελούν συνήθως πέντε διαδικασίες (εργασίες) με δεδομένα, μεταξύ άλλων: εισαγωγή, χειραγώγηση, διαχείριση, αναζήτηση και ανάλυση και οπτικοποίηση.

Εισαγω. Για να χρησιμοποιηθούν σε ένα GIS, τα δεδομένα πρέπει να μετατραπούν σε κατάλληλη ψηφιακή μορφή. Η διαδικασία μετατροπής δεδομένων από χάρτινους χάρτες σε αρχεία υπολογιστή ονομάζεται ψηφιοποίηση. Στο σύγχρονο GIS, αυτή η διαδικασία μπορεί να αυτοματοποιηθεί χρησιμοποιώντας τεχνολογία σαρωτή, η οποία είναι ιδιαίτερα σημαντική κατά την εκτέλεση μεγάλων έργων. Για σχετικά μικρό όγκο εργασίας, τα δεδομένα μπορούν να εισαχθούν χρησιμοποιώντας ψηφιοποιητή. Ορισμένα GIS διαθέτουν ενσωματωμένους διανυσματιστές που αυτοματοποιούν τη διαδικασία ψηφιοποίησης εικόνων ράστερ. Πολλά δεδομένα έχουν ήδη μεταφραστεί σε μορφές που είναι άμεσα κατανοητές από πακέτα GIS.

Χειρισμός. Συχνά, για να ολοκληρωθεί ένα συγκεκριμένο έργο, τα υπάρχοντα δεδομένα πρέπει να τροποποιηθούν περαιτέρω για να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις του συστήματός σας. Για παράδειγμα, οι γεωγραφικές πληροφορίες μπορεί να παρουσιάζονται σε διαφορετικές κλίμακες (οι κεντρικές γραμμές του δρόμου είναι σε κλίμακα 1:100.000, τα όρια των απογραφών είναι σε κλίμακα 1:50.000 και τα χαρακτηριστικά κατοικίας είναι σε κλίμακα 1:10.000). Για κοινή επεξεργασία και οπτικοποίηση, είναι πιο βολικό να παρουσιάζονται όλα τα δεδομένα σε μια ενιαία κλίμακα και στην ίδια προβολή χάρτη. Η τεχνολογία GIS παρέχει διαφορετικούς τρόπους χειρισμού χωρικών δεδομένων και εξαγωγής των δεδομένων που απαιτούνται για μια συγκεκριμένη εργασία.

Ελεγχος. Σε μικρά έργα, οι γεωγραφικές πληροφορίες μπορούν να αποθηκευτούν ως κανονικά αρχεία. Αλλά με την αύξηση του όγκου των πληροφοριών και την αύξηση του αριθμού των χρηστών, είναι πιο αποτελεσματικό να χρησιμοποιείτε συστήματα διαχείρισης βάσεων δεδομένων (DBMS), ειδικά εργαλεία υπολογιστή για εργασία με ολοκληρωμένα σύνολα δεδομένων (βάσεις δεδομένων) για αποθήκευση, δόμηση και διαχείριση δεδομένων . Στο GIS, είναι πιο βολικό να χρησιμοποιείται μια σχεσιακή δομή, στην οποία τα δεδομένα αποθηκεύονται σε μορφή πίνακα. Σε αυτήν την περίπτωση, τα κοινά πεδία χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση πινάκων. Αυτή η απλή προσέγγιση είναι αρκετά ευέλικτη και χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλές εφαρμογές GIS και μη.

Ερώτηση και ανάλυση. Εάν έχετε GIS και γεωγραφικές πληροφορίες, θα μπορείτε να λάβετε απαντήσεις και στις δύο απλές ερωτήσεις (ποιος είναι ο ιδιοκτήτης αυτού του οικοπέδου; Σε ποια απόσταση μεταξύ τους βρίσκονται αυτά τα αντικείμενα; Πού βρίσκεται αυτή η βιομηχανική ζώνη;) και σε πιο σύνθετα που απαιτούν πρόσθετη ανάλυση (πού είναι το μέρος για να χτιστεί ένα νέο σπίτι; ποιος είναι ο κύριος τύπος εδάφους κάτω από τα ελατοδάση; πώς θα επηρεάσει η κατασκευή ενός νέου δρόμου την κυκλοφορία;). Οι ερωτήσεις μπορούν να γίνουν με ένα απλό κλικ του ποντικιού σε ένα συγκεκριμένο αντικείμενο, καθώς και μέσω προηγμένων αναλυτικών εργαλείων. Χρησιμοποιώντας το GIS, μπορείτε να αναγνωρίσετε και να ορίσετε μοτίβα αναζήτησης και να παίξετε σενάρια όπως "τι θα συμβεί αν...". Τα σύγχρονα GIS διαθέτουν πολλά ισχυρά εργαλεία ανάλυσης. Μεταξύ αυτών, οι δύο πιο σημαντικές είναι η ανάλυση εγγύτητας και η ανάλυση επικάλυψης. Για να αναλύσει την εγγύτητα των αντικειμένων μεταξύ τους, το GIS χρησιμοποιεί μια διαδικασία που ονομάζεται buffering. Βοηθά να απαντηθούν οι παρακάτω τύποι ερωτήσεων: Πόσα σπίτια βρίσκονται σε απόσταση 100 μέτρων από αυτό το υδάτινο σώμα; Πόσοι πελάτες μένουν σε απόσταση 1 χιλιομέτρου από αυτό το κατάστημα; ποιο είναι το μερίδιο του πετρελαίου που παράγεται από πηγάδια που βρίσκονται σε απόσταση 10 km από το κτίριο ελέγχου αυτού του τμήματος παραγωγής πετρελαίου και φυσικού αερίου; Η διαδικασία επικάλυψης περιλαμβάνει την ενοποίηση δεδομένων που βρίσκονται σε διαφορετικά θεματικά επίπεδα. Στην απλούστερη περίπτωση, αυτή είναι μια λειτουργία χαρτογράφησης, αλλά σε έναν αριθμό αναλυτικών πράξεων, τα δεδομένα από διαφορετικά επίπεδα συνδυάζονται φυσικά. Η επικάλυψη ή η χωρική συνάθροιση επιτρέπει, για παράδειγμα, την ενοποίηση δεδομένων για τα εδάφη, την κλίση, τη βλάστηση και την κατοχή γης με τους φορολογικούς συντελεστές γης.

Οραματισμός. Για πολλούς τύπους χωρικών λειτουργιών, το τελικό αποτέλεσμα είναι μια αναπαράσταση των δεδομένων με τη μορφή χάρτη ή γραφήματος. Ο χάρτης είναι ένας πολύ αποτελεσματικός και κατατοπιστικός τρόπος αποθήκευσης, παρουσίασης και μετάδοσης γεωγραφικών (χωρικών παραπομπών) πληροφοριών. Παλαιότερα, δημιουργήθηκαν χάρτες για να διαρκέσουν για αιώνες. Το GIS παρέχει εκπληκτικά νέα εργαλεία που επεκτείνουν και προάγουν την τέχνη και την επιστήμη της χαρτογραφίας. Με τη βοήθειά του, η οπτικοποίηση των ίδιων των χαρτών μπορεί εύκολα να συμπληρωθεί με έγγραφα αναφοράς, τρισδιάστατες εικόνες, γραφήματα, πίνακες, διαγράμματα, φωτογραφίες και άλλα μέσα, όπως πολυμέσα.

Σχετικές τεχνολογίες

Το GIS συνδέεται στενά με μια σειρά άλλων τύπων πληροφοριακών συστημάτων. Η κύρια διαφορά του έγκειται στην ικανότητα χειρισμού και ανάλυσης χωρικών δεδομένων. Αν και δεν υπάρχει μια ενιαία, γενικά αποδεκτή ταξινόμηση συστημάτων πληροφοριών, η ακόλουθη περιγραφή θα βοηθήσει στην απόσταση GIS από τη χαρτογράφηση επιτραπέζιων υπολογιστών, το CAD, την τηλεπισκόπηση, τα συστήματα διαχείρισης βάσεων δεδομένων (DBMS) και την παγκόσμια τεχνολογία εντοπισμού θέσης (GPS).

Συστήματα χαρτογράφησης επιτραπέζιων υπολογιστώνχρησιμοποιήστε χαρτογραφική αναπαράσταση για να οργανώσετε την αλληλεπίδραση των χρηστών με δεδομένα. Σε τέτοια συστήματα, τα πάντα βασίζονται σε χάρτες· ο χάρτης είναι μια βάση δεδομένων. Τα περισσότερα συστήματα χαρτογράφησης επιτραπέζιων υπολογιστών έχουν περιορισμένες δυνατότητες διαχείρισης δεδομένων, χωρικής ανάλυσης και προσαρμογής. Τα αντίστοιχα πακέτα λειτουργούν σε επιτραπέζιους υπολογιστές - PC, Macintosh και low-end σταθμούς εργασίας UNIX.

συστήματα CADικανό να δημιουργήσει σχέδια έργων, σχέδια κτιρίων και υποδομών. Για να συνδυαστούν σε μια ενιαία δομή, χρησιμοποιούν ένα σύνολο εξαρτημάτων με σταθερές παραμέτρους. Βασίζονται σε μικρό αριθμό κανόνων για το συνδυασμό στοιχείων και έχουν πολύ περιορισμένες αναλυτικές λειτουργίες. Ορισμένα συστήματα CAD έχουν επεκταθεί για να υποστηρίζουν χαρτογραφική αναπαράσταση δεδομένων, αλλά, κατά κανόνα, τα βοηθητικά προγράμματα που είναι διαθέσιμα σε αυτά δεν επιτρέπουν την αποτελεσματική διαχείριση και ανάλυση μεγάλων χωρικών βάσεων δεδομένων.

Τηλεπισκόπηση και GPS.Η τηλεπισκόπηση είναι τόσο τέχνη όσο και επιστήμη για τη λήψη μετρήσεων της επιφάνειας της γης χρησιμοποιώντας αισθητήρες όπως διάφορες κάμερες στα αεροσκάφη, δέκτες παγκόσμιου συστήματος εντοπισμού θέσης και άλλες συσκευές. Αυτοί οι αισθητήρες συλλέγουν δεδομένα με τη μορφή συνόλων συντεταγμένων ή εικόνων (σήμερα κυρίως ψηφιακές) και παρέχουν εξειδικευμένες δυνατότητες επεξεργασίας, ανάλυσης και οπτικοποίησης για τα δεδομένα που προκύπτουν. Λόγω της έλλειψης επαρκώς ισχυρών εργαλείων διαχείρισης και ανάλυσης δεδομένων, τα αντίστοιχα συστήματα στην καθαρή τους μορφή, δηλαδή χωρίς πρόσθετες λειτουργίες, δύσκολα μπορούν να ταξινομηθούν ως πραγματικά GIS.

Συστήματα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένωνσχεδιασμένο για την αποθήκευση και τη διαχείριση όλων των τύπων δεδομένων, συμπεριλαμβανομένων των γεωγραφικών (χωρικών) δεδομένων. Τα DBMS είναι βελτιστοποιημένα για τέτοιες εργασίες, έτσι πολλά GIS διαθέτουν ενσωματωμένη υποστήριξη DBMS. Αυτά τα συστήματα ως επί το πλείστον δεν διαθέτουν εργαλεία ανάλυσης και οπτικοποίησης παρόμοια με το GIS.

Τι μπορεί να κάνει το GIS για εσάς;

Ίσως το κύριο «ατού» του GIS είναι η πιο φυσική (για τον άνθρωπο) παρουσίαση τόσο των ίδιων των χωρικών πληροφοριών όσο και οποιασδήποτε άλλης πληροφορίας που σχετίζεται με αντικείμενα που βρίσκονται στο χώρο (οι λεγόμενες πληροφορίες χαρακτηριστικών). Οι τρόποι παρουσίασης των πληροφοριών χαρακτηριστικών είναι διαφορετικοί: μπορεί να είναι μια αριθμητική τιμή από έναν αισθητήρα, ένας πίνακας από μια βάση δεδομένων (τόσο τοπική όσο και απομακρυσμένη) σχετικά με τα χαρακτηριστικά ενός αντικειμένου, τη φωτογραφία του ή μια πραγματική εικόνα βίντεο. Έτσι, το GIS μπορεί να βοηθήσει όπου χρησιμοποιούνται χωρικές πληροφορίες ή/και πληροφορίες για αντικείμενα που βρίσκονται σε συγκεκριμένες τοποθεσίες στο χώρο. Από την άποψη των τομέων εφαρμογής και της οικονομικής τους επίδρασης, το GIS μπορεί να κάνει τα εξής:

1. Κάντε χωρικές ερωτήσεις και πραγματοποιήστε ανάλυση. Η ικανότητα του GIS να αναζητά βάσεις δεδομένων και να εκτελεί χωρικά ερωτήματα έχει επιτρέψει σε πολλές εταιρείες να κερδίσουν εκατομμύρια δολάρια. Το GIS συμβάλλει στη μείωση του χρόνου που απαιτείται για την ανταπόκριση στα αιτήματα των πελατών. να προσδιορίσει περιοχές κατάλληλες για τις απαιτούμενες δραστηριότητες· προσδιορίζει τις σχέσεις μεταξύ των διαφόρων παραμέτρων (για παράδειγμα, εδάφη, κλίμα και αποδόσεις καλλιεργειών)· προσδιορίστε τις θέσεις των διακοπών τροφοδοσίας. Οι μεσίτες χρησιμοποιούν GIS για να βρουν, για παράδειγμα, όλα τα σπίτια σε μια δεδομένη περιοχή που έχουν στέγες από σχιστόλιθο, τρία υπνοδωμάτια και κουζίνες 10 ποδιών και στη συνέχεια παρέχουν πιο λεπτομερείς περιγραφές αυτών των κατασκευών. Το αίτημα μπορεί να βελτιωθεί με την εισαγωγή πρόσθετων παραμέτρων, για παράδειγμα παραμέτρων κόστους. Μπορείτε να λάβετε μια λίστα με όλα τα σπίτια που βρίσκονται σε μια δεδομένη απόσταση από έναν συγκεκριμένο αυτοκινητόδρομο, δασική περιοχή ή τόπο εργασίας.
2. Βελτιώστε την ενσωμάτωση εντός του οργανισμού. Πολλοί οργανισμοί που χρησιμοποιούν GIS έχουν ανακαλύψει ότι ένα από τα κύρια οφέλη τους έγκειται στις νέες ευκαιρίες για τη βελτίωση της διαχείρισης του οργανισμού τους και των πόρων του με βάση τη γεωγραφική ενοποίηση των υπαρχόντων δεδομένων, την ικανότητα κοινής χρήσης και τροποποίησης τους με συντονισμένο τρόπο σε διαφορετικά τμήματα . Η δυνατότητα συλλογικής χρήσης και μια βάση δεδομένων που συνεχώς επεκτείνεται και διορθώνεται από διαφορετικά δομικά τμήματα καθιστούν δυνατή την αύξηση της αποτελεσματικότητας τόσο του κάθε τμήματος όσο και του οργανισμού συνολικά. Έτσι, μια εταιρεία κοινής ωφέλειας μπορεί να σχεδιάσει με σαφήνεια εργασίες επισκευής ή συντήρησης, από τη λήψη πλήρεις πληροφορίες και την εμφάνιση σε οθόνη υπολογιστή (ή σε χαρτί) σχετικών περιοχών, όπως σωλήνες νερού, έως την αυτόματη αναγνώριση κατοίκων που θα επηρεαστούν από αυτά τα έργα, και ειδοποιώντας τους για το χρονοδιάγραμμα της αναμενόμενης διακοπής της θέρμανσης ή διακοπές παροχής νερού.
3. Βοηθήστε στη λήψη πιο τεκμηριωμένων αποφάσεων. Το GIS, όπως και άλλες τεχνολογίες πληροφοριών, υποστηρίζει το γνωστό ρητό ότι η καλύτερη πληροφόρηση οδηγεί σε καλύτερες αποφάσεις. Όμως το GIS δεν είναι ένα εργαλείο λήψης αποφάσεων, αλλά ένα εργαλείο που βοηθά στην επιτάχυνση και την αύξηση της αποτελεσματικότητας της διαδικασίας λήψης αποφάσεων. Παρέχει απαντήσεις σε ερωτήματα και λειτουργίες για την ανάλυση χωρικών δεδομένων, παρουσιάζοντας τα αποτελέσματα της ανάλυσης σε οπτική και ευανάγνωστη μορφή. Το GIS βοηθά, για παράδειγμα, στην επίλυση προβλημάτων όπως η παροχή ποικιλίας πληροφοριών κατόπιν αιτήματος των αρχών σχεδιασμού, η επίλυση εδαφικών συγκρούσεων, η επιλογή βέλτιστων (από διαφορετικές απόψεις και σύμφωνα με διαφορετικά κριτήρια) τοποθεσιών για την τοποθέτηση αντικειμένων κ.λπ. Οι πληροφορίες που απαιτούνται για τη λήψη αποφάσεων μπορούν να παρουσιαστούν σε συνοπτική χαρτογραφική μορφή με πρόσθετες επεξηγήσεις κειμένου, γραφήματα και διαγράμματα. Η διαθεσιμότητα πληροφοριών που είναι προσβάσιμες στην αντίληψη και τη γενίκευση επιτρέπει στους λήπτες αποφάσεων να επικεντρώσουν τις προσπάθειές τους στην εξεύρεση λύσης χωρίς να ξοδεύουν σημαντικό χρόνο για τη συλλογή και την κατανόηση των διαθέσιμων ετερογενών δεδομένων. Μπορείτε να εξετάσετε γρήγορα πολλές επιλογές λύσης και να επιλέξετε την πιο αποτελεσματική και οικονομικά αποδοτική.
4. Δημιουργήστε χάρτες. Οι χάρτες έχουν ιδιαίτερη θέση στο GIS. Η διαδικασία δημιουργίας χαρτών στο GIS είναι απλούστερη και πιο ευέλικτη από τις παραδοσιακές χειροκίνητες ή αυτόματες μεθόδους χαρτογράφησης. Ξεκινά με τη δημιουργία μιας βάσης δεδομένων. Η ψηφιοποίηση συνηθισμένων χαρτών χαρτών μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως πηγή για τη λήψη αρχικών δεδομένων. Οι χαρτογραφικές βάσεις δεδομένων που βασίζονται σε GIS μπορεί να είναι συνεχείς (δεν χωρίζονται σε ξεχωριστά πλακίδια ή περιοχές) και να μην συνδέονται με συγκεκριμένη κλίμακα ή προβολή χάρτη. Με βάση τέτοιες βάσεις δεδομένων, είναι δυνατή η δημιουργία χαρτών (σε ηλεκτρονική μορφή ή σε έντυπη μορφή) οποιασδήποτε επικράτειας, οποιασδήποτε κλίμακας, με το απαιτούμενο φορτίο, με την επιλογή και την εμφάνιση με τα απαιτούμενα σύμβολα. Ανά πάσα στιγμή, η βάση δεδομένων μπορεί να ενημερωθεί με νέα δεδομένα (για παράδειγμα, από άλλες βάσεις δεδομένων) και τα διαθέσιμα δεδομένα σε αυτήν μπορούν να διορθωθούν και να εμφανιστούν αμέσως στην οθόνη όπως απαιτείται. Σε μεγάλους οργανισμούς, η δημιουργημένη τοπογραφική βάση δεδομένων μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βάση από άλλα τμήματα και τμήματα. Ταυτόχρονα, είναι δυνατή η γρήγορη αντιγραφή δεδομένων και η αποστολή τους μέσω τοπικών και παγκόσμιων δικτύων.

"CAD και γραφικά" 5"2000

Το σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών είναι ένα σύστημα συλλογής, αποθήκευσης, ανάλυσης και γραφικής απεικόνισης χωρικών (γεωγραφικών) δεδομένων και σχετικών πληροφοριών σχετικά με τα απαραίτητα αντικείμενα. Χρησιμοποιείται επίσης με μια στενότερη έννοια - ως εργαλείο (προϊόν λογισμικού) που επιτρέπει στους χρήστες να αναζητούν, να αναλύουν και να επεξεργάζονται τόσο έναν ψηφιακό χάρτη της περιοχής όσο και πρόσθετες πληροφορίες για αντικείμενα.

«Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών»είναι ένα σύνολο εργαλείων υλικού και λογισμικού και αλγοριθμικών διαδικασιών σχεδιασμένων για συλλογή, εισαγωγή, αποθήκευση, μαθηματική και χαρτογραφική μοντελοποίηση και εικονική αναπαράσταση γεωχωρικών πληροφοριών.

Γεωχωρικά δεδομένα"σημαίνει πληροφορίες που προσδιορίζουν τη γεωγραφική θέση και τις ιδιότητες φυσικών ή τεχνητά δημιουργημένων αντικειμένων, καθώς και τα όριά τους στη γη. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να ληφθούν μέσω (μεταξύ άλλων μέσων) τηλεπισκόπησης, χαρτογράφησης και διαφόρων τύπων τοπογραφίας.

Τα γεωγραφικά δεδομένα περιέχουν τέσσερα ενσωματωμένα στοιχεία: τοποθεσία,

Ιδιότητες και χαρακτηριστικά, χωρικές σχέσεις, χρόνος.

GIS: γεωγραφία, χαρτογραφία, τηλεπισκόπηση, τοπογραφία και φωτογραμμετρία, πληροφορική, μαθηματικά και στατιστική.

2. Τομείς χρήσης ΓΠΣ.

Το GIS περιλαμβάνει τις δυνατότητες συστημάτων διαχείρισης βάσεων δεδομένων (DBMS), συντάκτες ράστερ και διανυσματικών γραφικών και αναλυτικά εργαλεία και χρησιμοποιείται στη χαρτογραφία, τη γεωλογία, τη μετεωρολογία, τη διαχείριση γης, την οικολογία, τη δημοτική διοίκηση, τις μεταφορές, την οικονομία, την άμυνα και πολλούς άλλους τομείς.

3.Ταξινόμηση GIS.

Με λειτουργικότητα: - Γεωγραφικό Πληροφοριακό Σύστημα Πληροφοριακών Συστημάτων γενικής χρήσης με πλήρη χαρακτηριστικά.

Εξειδικευμένο GIS, επικεντρωμένο στην επίλυση ενός συγκεκριμένου προβλήματος σε οποιοδήποτε αντικείμενο.

Συστήματα πληροφοριών και αναφοράς για οικιακή χρήση και πληροφόρηση και χρήση αναφοράς. Η λειτουργικότητα του GIS καθορίζεται επίσης από την αρχιτεκτονική αρχή της κατασκευής του:

Τα κλειστά συστήματα δεν έχουν δυνατότητες επέκτασης, είναι ικανά να εκτελούν μόνο το σύνολο των λειτουργιών που ορίζονται σαφώς κατά τη στιγμή της αγοράς. - τα ανοιχτά συστήματα διακρίνονται από την ευκολία προσαρμογής και τις δυνατότητες επέκτασης, αφού μπορούν να ολοκληρωθούν από τον ίδιο τον χρήστη χρησιμοποιώντας μια ειδική συσκευή (ενσωματωμένες γλώσσες προγραμματισμού).

Σύμφωνα με τη χωρική (εδαφική) κάλυψη, τα GIS χωρίζονται σε παγκόσμια (πλανητικά), εθνικά, περιφερειακά, τοπικά (συμπεριλαμβανομένων των δημοτικών).

Με προβληματικό-θεματικό προσανατολισμό - γενική γεωγραφική, περιβαλλοντική και περιβαλλοντική διαχείριση, κλαδική (υδατικοί πόροι, δασοκομία, γεωλογική, τουριστική κ.λπ.).

Σύμφωνα με τη μέθοδο οργάνωσης γεωγραφικών δεδομένων - vector, raster, vector-raster GIS.

4. Δομή GIS.

Μη θέσιο (αποκριτικό): περιγραφικό.

Δεδομένα (χωρικά δεδομένα):

Θέση (γεωγραφική): η θέση ενός αντικειμένου στην επιφάνεια της γης.

Υλικό (υπολογιστές, δίκτυα, μονάδες δίσκου, σαρωτές, plotters, κ.λπ.).

Λογισμικό (λογισμικό).

Τεχνολογίες (μέθοδοι, διαδικασίες κ.λπ.).