Географические информационные системы

Министерство культуры Российской Федерации

Казанский государственный университет культуры и искусств

Факультет информационного сервиса и медиатехнологий

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

Географические информационные системы

 

 

 

 

 

 

Работу выполнила студентка

2 курса Вавилова А. А.

Группа 11233

 

 

 

 

 

 

Казань 2014

 

Введение

 

Географическая карта. Кто не знаком с ней?

 

Для определения маршрута поездки по незнакомой местности, выбора удобного местоположения нового офиса, ознакомления со страной, в которой собираетесь провести отпуск…

 

Все это и многое другое можно сделать с помощью географических карт.

 

Людям разных профессий часто приходится обращаться к карте. Человек, умеющий читать карту, найдет в ней богатейший материал, на описание которого понадобились бы сотни страниц книжного текста.

 

Карта на всех этапах своего существования служила человечеству источником информации о земной поверхности, являясь важным инструментом исследований. Ни одна наука, изучающая биосферу, литосферу, атмосферу, не обходится без картографических материалов; накопления и систематизации фактических данных, анализа и познания окружающего нас мира.

 

Геология, геофизика, экология, медицинская география, социология, история, экономика - трудно перечислить все области науки и практики, где применяются карты.

 

В настоящее время мощным инструментом для всех направлений геологических исследований, проводимых как в научных, так и в производственных целях являются современные Геоинформационные Системы (ГИС).

 

В связи с внедрением вычислительной техники в обработку географических данных, а также с достижениями в области космических технологий, карты и снимки теперь не только висят на стенах или покоятся под обложками атласов, но и высвечиваются на мониторах в капитанских рубках, в кабинах космических кораблей, в офисах менеджеров и в салонах современных авто.

 

В настоящее время геоинформационные системы перестали быть инструментом подготовки карт, который используется ограниченным кругом специалистов.

 

Сегодня ГИС становятся одним из фрагментов универсальных информационных систем, решающих задачи сбора, накопления и анализа информации о территориально-распределенных системах. ГИС вливаются в управление городом и регионом, крупным и средним предприятием, а где-то уже используются и небольшими компаниями.

Фактически это означает изменение рынка потребителей ГИС-решений, характеризующийся в неуклонном его расширении.

 

Необходимыми условиями этого расширения являются:

 

• наличие свободного доступа к картографической информации;
• наличие простых и функционально не перегруженных, но в то же время масштабируемых решений для конкретных пользователей;
• наличие комплексных решений на базе ГИС с низкой себестоимостью

 

Способность ГИС проводить поиск в базах данных и осуществлять пространственные запросы позволяет многим компаниях экономить огромные денежные средства, исчисляемые в миллионах долларах, помогает сократить время получения ответов на запросы клиентов; выявлять территории подходящие для требуемых мероприятий и взаимосвязи между различными параметрами (например, почвами, климатом и урожайностью с/х культур) и т.п.

 

Многие применяющие ГИС организации обнаружили, что одно из основных ее преимуществ заключается в новых возможностях улучшения управления собственной организацией и ее ресурсами на основе географического объединения имеющихся данных и возможности их совместного использования и согласованной модификации разными подразделениями.

 

Возможность совместного использования и постоянно наращиваемая и исправляемая разными структурными подразделениями база данных позволяет повысить эффективность работы как каждого подразделения, так и организации в целом.

 

Однозначного и краткого определения понятия географической информационной системы (ГИС) дать достаточно сложно.

 

Поскольку эта система, с одной стороны, представляет собой сочетание обычных баз данных (атрибутивной информации) с электронными картами, то есть мощными графическими средствами.

 

Основная идея ГИС - связь данных на карте и в обычной базе данных. С другой стороны ГИС - это и аналитические средства для работы с любой координатно-привязанной информацией.

 

В этом смысле ГИС, фактически, представляет собой новый уровень и способ интеграции и структурирования информации.

 

 

 

1. ГИС и ее компонентная  структура

 

Географическая информационная система (ГИС) - это возможность нового взгляда на окружающий нас мир.

 

Если обойтись без обобщений и образов, то ГИС - это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов реального мира, также событий, происходящих на нашей планете.

 

Эта технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта.

Эти возможности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира, с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а также их возможных последствий, с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий.

 

Создание карт и географический анализ не являются чем-то абсолютно новым. Однако технология ГИС предоставляет новый, более соответствующий современности, более эффективный, удобный и быстрый подход к анализу проблем и решению задач, стоящих перед человечеством в целом, и конкретной организацией или группой людей, в частности.

 

Она автоматизирует процедуру анализа и прогноза. До начала применения ГИС лишь немногие обладали искусством обобщения и полноценного анализа географической информации с целью обоснованного принятия оптимальных решений, основанных на современных подходах и средствах.

 

В настоящее время ГИС - это многомиллионная индустрия, в которую вовлечены сотни тысяч людей во всем мире.

 

ГИС изучают в школах, колледжах и университетах.

 

Эту технологию применяют практически во всех сферах человеческой деятельности - будь то анализ таких глобальных проблем как перенаселение, загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи.

 

ГИС предлагает совершенно новый путь развития картографии, преодолевая основные недостатки обычных карт - их статичность и ограниченная емкость как носителя информации.

 

В последние десятилетия бумажные карты из-за перегруженности информацией становятся нечитабельными. ГИС же обеспечивает управление визуализацией информации.

 

Появляется возможность выводить (на экран, на твердую копию) только те объекты или их множества, которые интересуют нас в данный момент.

 

Фактически осуществляется переход от сложных комплексных карт к серии взаимоувязанных частных карт. При этом улучшается структурированность информации, а, следовательно, повышается эффективность ее обработки и анализа.

 

В ГИС карта оживает и становится действительно динамическим объектом в смысле:

 

• изменяемости масштаба;
• преобразования картографических проекций;
• варьирования объектным составом карты (что выводится);
• возможности "опрашивать" через карту в режиме реального времени многочисленные базы данных;
• изменения способа отображения объектов (цвет, тип линии и т.п.); в том числе и определения символогии через значения атрибутов, то есть синхронизировать визуализацию с изменениями в базах данных;
• легкости внесения любых изменений.

 

Составные части ГИС

 

Работающая ГИС включает в себя пять ключевых составляющих:

 

1. Аппаратные средства,

 

2. Программное обеспечение,

 

3. Данные,

 

4. Исполнители,

 

5. Методы.

 

Разберем каждый из них по отдельности, чтобы лучше понять принципы их действия.

 

 

 

Аппаратные средства.

 

Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров.

 

 

 

Программное обеспечение ГИС

 

Оно содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации.

 

Ключевыми компонентами программных продуктов являются:

 

1. инструменты для ввода и оперирования географической информацией;

 

2. система управления базой данных (DBMS или СУБД);

 

3. инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации (отображения);

 

4. графический пользовательский интерфейс (GUI или ГИП) для легкого доступа к инструментам.

 

 

 

Данные

 

Это, вероятно, наиболее важный компонент ГИС.

 

Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе.

 

В процессе управления пространственными данными ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных, а также может использовать СУБД, применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении данных.

 

 

Исполнители

 

Широкое применение технологии ГИС невозможно без людей, которые работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач.

 

Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы.

 

 

 

Методы

 

Успешность и эффективность (в том числе экономическая) применения ГИС во многом зависит от правильно составленного плана и правил работы, которые составляются в соответствии со спецификой задач и работы каждой организации.

 

 

 

2. СФЕРЫ И УРОВНИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИС

 

ГИС используются для решения разнообразных задач, основные их которых можно сгруппировать следующим образом:

 

1. поиск и рациональное использование природных ресурсов;

 

2. территориальное и отраслевое планирование и управление размещением промышленности, транспорта, сельского хозяйства, энергетики, финансов;

 

3. обеспечение комплексного и отраслевого кадастра;

 

4. мониторинг экологических ситуаций и опасных природных явлений, оценка техногенных воздействий на среду и их последствий, обеспечение экологической безопасности страны и регионов, экологическая экспертиза;

 

5. контроль условий жизни населения, здравоохранение и рекреация, социальное обслуживание, обеспеченность работой и др.;

 

6. обеспечение деятельности органов законодательной и исполнительной власти, политических партий, движений, средств массовой информации;

 

7. обеспечение деятельности правоохранительных органов и силовых структур;

 

8. научные исследования и образование;

 

9. картографирование (комплексное и отраслевое): создание тематических карт и атласов, обновление карт, оперативное картографирование.

 

 

Разнообразие сфер использования ГИС порождает множественность их видов и типов, разнящихся по тематике, пространственному охвату, назначению.

 

Принято различать следующие территориальные уровни ГИС и соответствующие им масштабы:

 

• глобальные, или планетарные ГИС,
• субконтинентальные ГИС,
• национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных,
• региональные ГИС,
• субрегиональные ГИС,
• локальные ГИС.

 

 

3. Как работает ГИС?

 

ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения.