Географические информационные системы Понятие географических информационных систем

1.1 Понятие географических информационных систем
Однозначное определение этому явлению дать очень сложно. Географическая информационная система (ГИС) - это совершенно новый взгляд на окружающий нас мир. Карты, которые созданы при помощи технологии ГИС, можно смело назвать картами нового поколения. На карты ГИС можно нанести не только географические, но и статистические, демографические, технические и многие другие виды данных и применять к ним разнообразные аналитические операции. ГИС обладает уникальной способностью выявлять скрытые взаимосвязи и тенденции, которые трудно или невозможно заметить, используя привычные бумажные карты. Эта технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического анализа, которые предоставляет карта. Эти возможности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают широкий выбор для ее применения и решения различных задач, которые связаны с анализом и прогнозом явлений, 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.
Рис.1.1 ГИС
Создание карт и географический анализ не являются чем-то абсолютно новым. Однако технология ГИС предоставляет новый, более современный, эффективный, удобный и быстрый подход к анализу проблем и решению задач, которые стоят перед человечеством в целом, конкретной организацией или группой людей. Она автоматизирует процедуру анализа и прогноза. До начала применения ГИС немногие обладали технологией обобщения и полноценного анализа географической информации, для обоснованного принятия оптимальных решений, основанных на современных подходах и средствах.
В настоящее время ГИС - это многомиллионная индустрия, которая вовлекает в себя сотни тысяч людей по всему миру. 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, например, поиск кратчайшего и лучшего маршрута между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи.
Области применения ГИС:
· Управление земельными ресурсами, земельные кадастры. Для решения проблем, имеющих пространственную привязку и начали создавать ГИС. Типичные задачи -- составление кадастров, классификационных карт, определение площадей участков и границ между ними и т. д.
· Инвентаризация, учет, планирование размещения объектов распределенной производственной инфраструктуры и управление ими. Например, нефтегазодобывающие компании или компании, управляющие энергетической сетью, системой бензоколонок, магазинов и т. п.
· Проектирование, инженерные изыскания, планировка в строительстве, архитектуре. Такие ГИС позволяют решать полный комплекс задач по развитию территории, оптимизации инфраструктуры строящегося района, требующегося количества техники, сил и средств.
· Тематическое картографирование.
· Управление наземным, воздушным и водным транспортом. ГИС позволяет решать задачи управления движущимися объектами при условии выполнения заданной системы отношений между ними и неподвижными объектами. В любой момент можно узнать, где находится транспортное средство, рассчитать загрузку, оптимальную траекторию движения, время прибытия и т. п.
· Управление природными ресурсами, природоохранная деятельность и экология. ГИС помогает определить текущее состояние и запасы наблюдаемых ресурсов, моделирует процессы в природной среде, осуществляет экологический мониторинг местности.
· Геология, минерально-сырьевые ресурсы, горнодобывающая промышленность. ГИС осуществляет расчеты запасов полезных ископаемых по результатам проб (разведочное бурение, пробные шурфы) при известной модели процесса образования месторождения.
· Чрезвычайные ситуации. С помощью ГИС производится прогнозирование чрезвычайных ситуаций (пожаров, наводнений, землетрясений, селей, ураганов), расчет степени потенциальной опасности и принятие решений об оказании помощи, расчет требуемого количества сил и средств для ликвидации чрезвычайных ситуаций, расчет оптимальных маршрутов движения к месту бедствия, оценка нанесенного ущерба.
· Военное дело. Решение широкого круга специфических задач, связанных с расчетом зон видимости, оптимальных маршрутов движения по пересеченной местности с учетом противодействия и т. п.
· Сельское хозяйство. Прогнозирование урожайности и увеличения производства сельскохозяйственной продукции, оптимизация ее транспортировки и сбыта.
Ученые подсчитали, что 85% информации, с которой сталкивается человек в своей жизни, имеет территориальную привязку. Поэтому перечислить все области применения ГИС просто невозможно. Этим системам можно найти применение практически в любой сфере трудовой деятельности человека.
ГИС-система позволяет:
· определить какие объекты располагаются на заданной территории;
· определить местоположение объекта (пространственный анализ);
· дать анализ плотности распределения по территории какого-то явления (например, плотность расселения);
· определить временные изменения на определенной площади);
· смоделировать, что произойдет при внесении изменений в расположение объектов (например, если добавить новую дорогу).
При разработке ГИС всегда приходится интегрировать пространственные и непространственные (текстовые) данные. В большинстве случаев реляционная база данных разрабатывается раньше того, как принимается решение о разработке ГИС. Наше решение позволяет быстро и просто включать ГИС в существующие информационные системы.
Рис.1.2 Пример работы Гис
Если используется серверная СУБД типа Oracle, Microsoft SQL Server, DB2, Informix, то оправдано использование серверного ПО для работы с графикой. Сервер ESRI ArcSDE позволяет интегрировать графические и текстовые данные в одной реляционной структуре. Это позволяет использовать все средства СУБД такие как триггеры, проверки, целостность связей и для графических таблиц, в результате чего данные составляют единое целое.
Если данные хранятся в других СУБД, то возможно использование графических файлов.
Специальное решение позволяет виртуально объединять файлы графики и другие данные, поддерживать ссылочную целостность.
Важной задачей является интеграция ГИС в специализированные приложения. Для этого разработана библиотека ActiveX компонентов, которая позволяет быстро встраивать ГИС-функциональность на рабочие места. Библиотека включает самые востребованные и часто используемые функции. Скрывая от разработчика сложности работы с графикой, библиотека предлагает простой программный интерфейс для реализации взаимодействия карты и остальной части приложения.
Преимущества геоинформационных систем:
· удобное для любого пользователя отображение пространственных данных; Картографирование географических данных, в том числе в трехмерном измерении, лучше всего удобно для восприятия, а это, в свою очередь, упрощает построение запросов и их последующий анализ.
· интеграция данных внутри организации; Геоинформационные системы объединяют данные, накопленные в различных подразделениях компании или даже в разных областях деятельности организаций целого региона. Коллективное использование накопленных данных и их интеграция в единый информационный массив дает существенные конкурентные преимущества и повышает эффективность эксплуатации геоинформационных систем.
· принятие обоснованных решений; Автоматизация процесса анализа и построения отчетов о любых явлениях, связанных с пространственными данными, помогает ускорить и повысить эффективность процедуры принятия решений.
· удобное средство для создания карт. Геоинформационные системы оптимизируют процесс расшифровки данных космических и аэросъемок и используют уже созданные планы местности, схемы, чертежи. ГИС существенно экономят временные ресурсы, автоматизируя процесс работы с картами, и создают трехмерные модели местности.