Геоинформационные системы

 

Также целесообразно использование  ГИС при планировании распределения  сельскохозяйственных угодий, проведения ирригационных работ, в лесном хозяйстве, в коммерческих и государственных  организациях, где они могут улучшить механизм принятия решений через  использование пространственной информации. Возможности пространственного  представления и анализа информации дают стратегическое преимущество многим специалистам в отделах планирования, логистики, маркетинга, работы с клиентами, предоставления услуг и т. д.

 

ГИС-технологии хорошо удовлетворяют  потребности многих секторов рынка, в том числе и в области  инженерных сетей. Они активно используются уже длительное время, но в первую очередь в системах сбора данных о состоянии сетевых объектов в поле и в приложениях, где  рассматривались не только сети сами по себе, но их взаимодействие с окружением, средой. C появлением объектно-реляционных  моделей данных в ГИС намечается быстрый прогресс в моделирования динамических сетей, и они будут хорошо интегрироваться с корпоративными базами данных. В чуть более дальней перспективе от применения объектно-реляционной модели можно ожидать прогресса в таких наболевших вопросах, как взаимоувязка длинных и коротких транзакций и автоматическая схематизация сетевых моделей. Применение ГИС технологий сможет ускорить процесс обработки информации практически во всех отраслях народного хозяйства, связанных с использованием географических данных.

5.

 

6.

 

7. Понятие и определение

 

Никогда прежде ученые и практики, работающие в области наук о Земле  и обществе, не имели дела с таким  обилием карт самого разного назначения и тематики, а кроме того, аэро- и космических снимков, трехмерных моделей, электронных карт, анимаций и иных экранных изображений. Прогресс геоинформационного картографи­рования, дистанционного зондирования и средств телекоммуни­кации привел к тому, что карты традиционного типа перестали быть единственным и безраздельным средством познания окружа­ющего мира. Съемки в любых масштабах и диапазонах, с различ­ным пространственным охватом ведутся на земле и под землей, на поверхности океанов и под водой, с воздуха и из космоса.

 

Все множество карт, снимков  и других подобных моделей мож­но обозначить общим термином — «геоизображения». Опре­деление его таково: геоизображение — любая пространствен­но-временная, масштабная, генерализованная модель земных (планетных) объектов или процессов, представленная в графи­ческой образной форме. В этой формулировке отмечены глав­ные свойства, присущие всем геоизображениям (масштаб, ге-нерализованность, наличие графических образов), и указана их специфика — это изображения Земли и планет*.

 

Геоизображения отображают недра Земли и ее поверхность, океаны и атмосферу, педосферу, социально-экономическую сфе­ру и области их взаимодействия.

 

* Слово «гео» применительно к другим планетам вполне правомерно, по­скольку планетологи давно согласились отказаться от терминов «селенология» и «селенография», «ареология» и «ареография» и т.п. и перешли к более удобным и понятным названиям: геология и география Луны, геология и география Марса, Венеры и др.

Виды геоизображений

 

Геоизображения подразделяют на три класса:

 

плоские, или двухмерные — карты, планы, анаморфозы, фо­тоснимки, фотопланы, телевизионные, сканерные, радио­локационные и другие дистанционные изображения;

 

объемные, или трехмерные — анаглифы, рельефные и физи­ографические карты, стереоскопические, блоковые, голог-рафические модели;

 

динамические трех- и четырехмерные — анимации, картог­рафические и стереокартографические фильмы, киноатласы, виртуальные изображения и т.п.

8. К комбинированным изображениям принадлежат и фототеле­визионные снимки, в которых преимущества четких и малоиска-

 

женных фотографий сочетаются с оперативностью телевизионно­го способа их передачи на Землю. Есть много примеров сочетания и синтезирования телевизионных и сканерных, сканерных и ра­диолокационных изображений. К комбинированным трехмерным геоизображениям можно отнести дисплейные стереомодели и анаг­лифы. Взгляд на них через специальные очки создает полную ил­люзию объемного изображения. Разработаны методы построения цифровых голограмм, в том числе и метахронных. Виртуальное изображение (см. разд. 14.7), совмещающее трехмерную модель ре­льефа, фотоизображение ландшафта и компьютерную анимацию, — один из наиболее ярких примеров многомерного комбинирован­ного геоизображения.

 

Такие сложные комбинированные  модели, сочетающие в себе разные свойства, можно назвать гипергеоизображениями (или для краткости — гиперизображениями).

 

В разных комбинациях они  синтезируют геометрические, яр-костные, динамические, стереоскопические свойства. Кроме вир­туальных моделей, к ним можно отнести и статичные «пейзажные карты» — особые трехмерные изображения, в которых реалисти­ческая наглядность художественных пейзажей соединяется с точ­ностью блок-диаграмм, и цветокодированные космофотокарты, охватывающие всю планету или крупные ее регионы, и многие другие. Гиперизображения — это почти всегда программно-управ­ляемые модели, конструируя которые можно задавать те или иные свойства и изменять их по мере необходимости.

9. Геоинформационное картографирование — программно-управ­ляемое картографирование. Оно аккумулирует достижения ди­станционного зондирования, космического картографирования, картографического метода исследования и математико-картог-рафического моделирования. В своем развитии геоинформационное картографирование ис­пользует опыт комплексных географических исследований и сис­темного тематического картофафирования. Благодаря этому в конце XX в. геоинформационное картофафирование стало одним из ма­гистральных направлений развития картофафической науки и про­изводства.

 

14.5. Оперативное картографирование

 

Оперативное картографирование  — одна из ветвей геоинфор­мационного  картографирования, суть его составляют создание и использование карт в  реальном или близком к реальному  мас­штабах времени с целью быстрого (своевременного) инфор­мирования пользователей  и воздействия на ход процесса.

 

Реальный масштаб времени  характеризует скорость создания —  использования карт, т.е. темп, обеспечивающий немедленную об­работку поступающей  информации, ее картографическую визуа­лизацию  для оценки, мониторинга и конфоля каких-либо про­цессов и явлений, изменяющихся в том же темпе.

 

В практических ситуациях  оперативное изготовление картог­рафических  произведений и доставка их потребителям становятся важным и даже решающим условием выполнения задачи. Опе­ративные карты предназначены для решения  широкого спектра проблем, и прежде всего для предупреждения (сигнализации) о неблагоприятных или опасных  процессах, слежения за их раз­витием, составления рекомендаций и прогнозов, выбора вариан­тов контроля, стабилизации или изменения хода процесса в  са­мых разных сферах — от экологических  ситуаций до политических событий.

 

Следует различать оперативные  карты двух типов: одни рас­считаны  на долговременное последующее использование  и ана­лиз (например, карты итогов голосования избирателей), а дру­гие  — на кратковременное применение для незамедлительной оценки какой-либо ситуации (например, карты стадий созрева­ния  сельскохозяйственных посевов).

 

Исходными данными для  оперативного картофафирования слу­жат материалы аэрокосмической съемки, непосредственные на­блюдения и замеры, статистические данные, результаты опро­сов, переписей, референдумов, кадастровая информация. А эф­фективность оперативного картофафирования определяется тремя факторами:

 

надежностью автоматической системы, скоростью ввода и обработки данных, удобством доступа к базам данных;

 

хорошей читаемостью самих оперативных карт, простотой их внешнего оформления, что обеспечивает эффективное зрительное восприятие в условиях оперативного анализа си­туаций;

♦ оперативностью распространения карт и доставки их потре­бителям, в том числе с использованием для этого телеком­муникационных сетей.

 

Оперативное отображение  состояния и изменения явлений  тес­нейшим образом связано с  автоматизированным изготовлением  динамических карт. Они позволяют  отразить не только структуру, но и  существо явлений и процессов, происходящих в земной коре, атмосфере, гидросфере, биосфере и, что еще более важно, в зонах их контакта и взаимодействия. Динамическое картографирование, кроме того, является самым эффективным средством визуализа­ции результатов мониторинга.

10. Источники пространственных дан-ных для ГИС - основа их информаци-онного обеспечения. В стоимости раз-рабатываемых ГИС-проектов порядка 90%  занимают расходы на приобрете-ние данных. По оценкам специалис-тов до 70% всех данных, которые составляют информационные ресур-сы наций, регионов, ведомств, имеют пространственную привязку, т.е. могут быть сопоставлены с определенными географическими координатами.

ГИС оперирует различными упоря-доченными наборами данных. Среди них различают картографические, ста-тистические, аэрокосмические, которые преобразуются и вводятся в ГИС либо заимствуются из других геоинформаци-онных систем. Помимо этого могут быть использованы данные специально про-водимых полевых съемок, а также текс-товые источники.

Картографические источники  данных.

Использование географических и тематических карт как источников исходных данных для формирования БД удобно и эффективно по ряду причин. Во-первых, атрибутивные характеристики, полученные из кар-тографических источников, имеют тер-риториальную привязку. Во-вторых, в них нет пропусков, «белых» пятен в пределах изобра-жаемой территории.

В-третьих, сейчас имеются  техно-логии перевода этих материалов в цифровую форму. Картографические источники отличаются большим раз-нообразием: помимо общегеографи-ческих и топографических карт име-ются сотни типов тематических карт. В настоящее время эта инфор-мация содержится в многочисленных каталогах хранилищ карт, которые доступны и через Интернет. Общегеографические карты делят-ся на: топографические (1:200 000 и крупнее), обзорно-топографические (от 1:200 000 до 1:1 000 000), обзорные (мельче 1:1 000 000). Примеры топо-карт приведены на рис. 1-3.

Статистические источники  данных.

Другим важным источником дан-ных для ГИС являются статистичес-кие материалы, имеющие цифровую форму. Особо следует выделить госу-дарственную статистику. Основное ее назначение – дать представление об изменениях в хозяйстве, составе населения, уровне его жизни, развитии культуры, нали-чии материальных резервов и их ис-пользовании, соотношении различ-ных отраслей хозяйства и т.д. Для получения государственной статистики на территории страны обычно используется единая мето-дика ее сбора; различные министер-ства проводят сбор собственных статистических материалов. Для упорядочения всей совокуп-ности данных государственной служ-бой определены следующие отрасли статистики: 1) промышленности, 2) природных, 3) технического прог-ресса, 4) сельского хозяйства и заго-товок, 5) капитального строительства, 6) транспорта и связи, 7) торговли, 8) труда и заработной платы, 9) населе-ния, здравоохранения и социального обеспечения, 10) народного образования, науки и культуры, 11) бюджетов населения, 12) жилищно-коммунального хозяйст-ва и бытового обслуживания населе-ния, 13) материально-технического снабжения и переписей, 14) финансов.

Каждая из отраслей характеризу-ется набором показателей. Статистические материалы могут быть получены в Госкомстате России или взяты из официальных статисти-ческих изданий, выпускаемых в традиционном и электронном виде, например: «Вопросы статистики» (ежемес.), «Статистическое обозрние» (ежекварт.), «Социально-экономичес-кое положение России» (ежемес.).

Данные дистанционного зондиро-вания являются одним из важных  ис-точников данных для ГИС. Это все ти-пы данных, получаемых с носителей космического и авиационного базиро-вания, а также фототеодолитная съемка, сейсмо- и электромагнито-разведка недр, гидроакустическая съемка рельефа морского дна и дру-гие способы, основанные на регистра-ции собственного или отраженного сигнала волновой природы. Космические снимки начали пос-тупать с 60х годов. Виды материалов космической съёмки разнообразны, так как существует две технологии их получения: фотографирование и ска-нирование. Дистанционное зондиро-вание осуществляется специальными приборами – датчиками, которые мо-гут улавливать отраженное или испус-каемое естественное излучение (пассивные) либо самостоятельно испускать сигнал и фиксировать его отражение (активные). К пассивным относятся оптичес-кие или сканирующие устройства, которые действуют в диапазоне отра-женного солнечного излучения (включая УФ, видимый и ближний ИК диапазон). К активным – радарные устрой-ства, сканирующие лазеры, микровол-новые радиометры. Результаты дистанционных измерений  представ-ляют собой зарегистрированные в аналоговой или цифровой форме характеристики электромагнитного из-лучения, отраженного от участков зем-ной поверхности или собственного излучения этих участков.

11. Общие свойства источников данных для ГИС