Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Марта 2013 в 20:07, курсовая работа
Современные геоинформационные системы (ГИС) представляют собой новый тип интегрированных информационных систем, которые, с одной стороны, включают методы обработки данных многих ранее существовавших автоматизированных систем (АС), с другой - обладают спецификой в организации и обработке данных. Практически это определяет ГИС как многоцелевые, многоаспектные системы.
Для современных АСИС характерны преимущества системного направления развития:
В ГИС по сравнению с АСИС графическая информация значительно сложнее и занимает больший объем. В обеих системах могут быть видеобазы данных для хранения видеоинформации, однако между ними существует качественное различие.
В ГИС видеоданные (изображения объектов) получены с высоким разрешением, поскольку используются как для визуальной оценки, так и для высокоточной геометрической обработки. В АСИС видеоданные, как правило, служат только для визуального просмотра. Различие особенно касается информационной емкости этих данных. В видеобазах ГИС объем файла видеоизображения достигает 1 Гбайта, в АСИС - составляет десятки килобайт, т.е. разница составляет четыре порядка.
Для полного решения какой-либо информационной задачи в информационных системах необходимо, чтобы ЭВМ понимала смысл текста, написанного на естественном языке, что тесно связано с проблемой искусственного интеллекта.
Информация, хранимая в АСИС, разделяется по различным признакам:
В зависимости от формы хранения АСИС подразделяют на документографические (текстовые) и фактографические. Информационным массивом документографической АСИС служат различные неформализованные (слабо типизированные данные) документы (цитаты, статьи, письма и т. д.) на естественном или ограниченном искусственном языке, например текстовые файлы, получаемые с помощью текстовых процессоров.
Информационный массив фактографической АСИС составляется из формализованных записей (сильно типизированных данных), например, записей базы данных или электронных таблиц.
Фактографические
Таким образом, разработка фактографических АСИС связана с необходимостью создания стандартных форм и методов контроля информации. Эти требования распространяются и на ГИС.
Следует отметить, что, как и в АСИС, в ГИС информация имеет временную характеристику.
Главные технические показатели АСИС - информационная емкость и скорость обмена информацией - определяются в первую очередь техническими данными ЭВМ и типом базы данных и во вторую - технологией обработки информации. В силу этого базы данных являются основой АСИС и составной частью ГИС.
Разработка информационной основы - первоочередная задача проектирования и функционирования АСИС (также и ГИС). При этом необходимо решать задачи структуризации, кодирования и классификации данных.
Созданию информационной основы должны предшествовать изучение информационных потребностей пользователя, видов запросов, анализ предметной области, базовых и составных моделей данных. Данный подход обязателен для ГИС, однако не применяется многими разработчиками ГИС, которые, мягко говоря, игнорируют большой опыт использования АСИС при решении этой задачи.
Рост объема информации в автоматизированных архивах, информационных системах, базах данных наряду с внедрением сетевых информационных структур обмена информацией требует создания новых методов не только фильтрации и выбора нужной информации, но и оценки ее полезности. Это весьма важно при использовании ГИС для решения экономических, экологических и других задач.
Следует отметить некоторые особенности архивов, создаваемых на основе технологий ГИС, в частности то, что библиотека карт является традиционным архивом, в котором данные классифицируются как тематически, так и географически.
В большинстве атласов и
Цифровые архивы пространственных данных (архивы ГИС) обычно организуются иначе: первый ключ - тематический, второй - географический. В мировой практике применяют набор стандартных форматов обмена архивными данными:
Преимуществом построения архивов на основе ГИС является возможность использования старых и минимального количества новых данных для оперативного синтеза новых картографических материалов. Многие задачи синтеза и получения картографических композиций требуют экспертных решений. Это более эффективно по сравнению с БД решают экспертные системы. Следовательно, их применение в ГИС более актуально, чем во многих АСИС.
Сравнивая модели и методы использования экспертных систем в ГИС, САПР, АСНИ и АСИС, можно отметить следующие различия. Если в АСНИ применяются, как правило, сложные, комплексные, динамические, многопараметрические модели, то в САПР, АСИС и ГИС наблюдается тенденция к типизации, т.е. к использованию типовых элементов, и декомпозиции сложных объектов на типовые.
Кроме того, если предметом моделирования в АСНИ являются в большей степени процессы и в меньшей - объекты, то в САПР наоборот: в первую очередь - объекты, во вторую - процессы (технологические). В АСИС предмет моделирования - формы данных.
В ГИС целью моделирования
Во всех системах можно выделить общее - использование цифровых моделей.
Следовательно, моделирование в ГИС носит наиболее сложный характер по отношению к другим автоматизированным системам. Но, с другой стороны, процессы моделирования в ГИС на каждом системном уровне и в какой-либо из рассмотренных систем весьма близки. В целом основы моделирования и построения моделей в ГИС должны базироваться на известных принципах и подходах, которые применяют в других АС.
Подводя итог сравнения ГИС и автоматизированных систем общего назначения с использованием результатов системного анализа ГИС, т.е. представления ее в виде трех системных уровней (см. рис. 1.4), можно сделать следующие выводы.
ГИС интегрирует в себе технологии всех трех рассмотренных систем (рис. 2.1). На уровне сбора наиболее близкой ГИС является технология АСНИ. Но в ГИС по сравнению с АСНИ более широко используются технологии сбора данных на местности и особенно технология GPS.
На уровне моделирования и хранения в ГИС наиболее ярко представлены технологии САПР и АСИС. Но и на этом уровне технологии ГИС более полны, чем в отмеченных системах. В частности, в отличие от САПР в ГИС имеются оригинальные методы наложения оверлея, анализа сетей, более широк спектр технологий пространственного анализа, возможна обработка файлов (принадлежащих одному объекту) больших объемов (до 1 Гбайта).
В отличие от технологий АСИС технологии ГИС дополняются методами хранения и использования измерительной (метрически точной) видеоинформацией. Видеоинформация в обычных АСИС не имеет метрической точности и не пригодна для проведения на ее основе расчетов по определению метрических характеристик объектов местности.
На уровне представления ГИС полностью включает в себя технологии автоматизированных систем документационного обеспечения с набором средств компьютерной полиграфии и мультимедиа. Однако и здесь технологии ГИС полнее, поскольку они содержат методы издания картографической продукции.
Большое распространение получают ГИС как системы принятия решений. Ранее такими системами были АСУ. Проводя сравнение ГИС и АСУ (рис. 2.2) по тем же трем системным уровням, можно прийти к следующим выводам.
АСУ полностью интегрирована в ГИС и может быть рассмотрена как подмножество этой системы.
На уровне сбора информации технологии ГИС включают в себя отсутствующие в АСУ методы сбора пространственно-временных данных, технологии использования навигационных систем, технологии реального масштаба времени, GPS и т.д.
На уровне хранения и моделирования
дополнительно к обработке
На уровне представления ГИС дополняет технологии АСУ применением интеллектуальной графики (представление картографических данных в виде карт, тематических карт или на уровне деловой графики), что делает ГИС более доступными и понятными по сравнению с АСУ для бизнесменов, работников управления, работников органов государственной власти и т.д.
Нарастающие информационные потоки в современном обществе, разнообразие информационных технологий, повышение сложности решаемых на компьютере задач увеличивают нагрузку на пользователя этих технологий и ставят задачу переноса проблемы выбора и принятия решений с человека на ЭВМ. Одним из путей решения этой задачи является применение экспертных систем, которые могут быть составной частью рассмотренных выше автоматизированных систем.
Экспертную систему от других автоматизированных систем на этапе ее использования отличают большая интеллектуальность, специализация и ориентация на решение задач в определенной области.
Отличие ЭС на этапе проектирования состоит в том, что в ней должны учитываться особенности решаемых задач на стадии разработки системы. Для сравнения: базы данных поставляются широкому кругу пользователей, которые и занимаются их специализацией уже после создания БД.
Эффективное использование и развитие ГИС невозможно без высокого уровня автоматизации и применения экспертных систем.
Экспертные системы можно рассматривать как класс автоматизированных информационных систем, содержащих базы данных и базы знаний, способных осуществлять анализ и коррекцию данных независимо от санкции пользователя, анализировать и принимать решения как по запросу, так и независимо от запроса пользователя и выполнять ряд аналитически-классификационных задач. В частности, ЭС должны разбивать входную информацию на группы, консультировать, делать выводы, ставить диагноз, обучать прогнозированию, идентифицировать, интерпретировать, и т. д.
Основными преимуществами ЭС перед другими автоматизированными системами являются:
В основе структуры информации, закладываемой в экспертную систему, лежат два принципа представления знаний - поверхностный и глубокий. Первый реализуется с помощью правил, второй - с помощью фреймов.
Реализация знаний в виде программного продукта с помощью правил относительно недорогая, но структура ЭС при этом получается жесткой, внесение изменений и поправок оказывается сложным и неэффективным (гораздо более сложным, чем создание самой программы). С другой стороны, хотя поверхностные представления не позволяют формировать суждения и концепции, с их помощью можно находить решения эмпирически ассоциированных проблем.
Генерация знаний с помощью структуры фреймов - процесс сложный и дорогостоящий, но при этом достигается модульность, которая позволяет в дальнейшем добавлять новые и корректировать старые элементы знаний. Кроме того, фреймы дают возможность формировать суждения и выводы на основе обобщений и в результате индуцировать новые знания.