Геоинформационые системы, их происхождение, назначение и функции

2)  Монтаж растровых фрагментов. Монтаж или «сшивка» - это стыковка нескольких изображений произвольной формы в одно таким образом, чтобы границы между исходными изображениями были незаметны. При монтаже осуществляется геопривязка растровых данных. В  ГИС имеются различные  модули для решения этой задачи.

3)  Векторизация растрового изображения. Векторизация, или дигитализация горизонталей может выполняться в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах. Для различных ГИС разработаны отдельные модули, реализующие эту задачу в автоматических режимах, например, Мар Еdit.

4)  Формирование ЦМР. ЦМР создается на основе методов интерполяции и может быть представлена в разных форматах.

5) Визуализация  результатов. ЦМР обеспечивает визуализацию информации о поверхностях в разных формах.

5. ТРЕБОВАНИЯ К ТОЧНОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЦЕССОВ 

В общем случае можно сказать, что чем больше исходных точек, тем более точной будет интерполяция и тем с  большей вероятностью построенная  модель поверхности будет адекватно отображать земную поверхность. Однако, существует предел числу точек (дискретности), поскольку для любой поверхности излишнее количество точек обычно не улучшает существенно качество результата, но лишь увеличивает объем данных и время вычислений. В некоторых случаях избыточные данные в отдельных областях могут приводить к неравномерному представлению поверхности и, следовательно, неодинаковой точности. Другими словами, большее число точек не всегда повышает точность.

Конечно, чем сложнее поверхность, тем больше исходных точек требуется. А для сложных объектов, таких как впадины и долины рек, требуются дополнительные точки, чтобы гарантировать представление с достаточной детальностью. Особая проблема интерполяции точек на границе исследуемых областей, например, граница листа карты. В этом случае следует для интерполяции использовать большую область перекрытия соседних  листов.

5. Применение ГИС в различных отраслях

ГИС эффективны во всех областях, где осуществляется учет и управление территорией и объектами на ней. Это практически все направления деятельности органов управления и администраций: земельные ресурсы и объекты недвижимости, транспорт, инженерные коммуникации, развитие бизнеса, обеспечение правопорядка и безопасности, управление ЧС, демография, экология, здравоохранение и т.д.

ГИС позволяют точным образом учитывать координаты объектов и площади участков. Благодаря  возможности комплексного (с учетом множества географических, социальных и других факторов) анализа информации о качестве и ценности территории и объектов на ней, эти системы позволяют наиболее объективно оценивать участки и объекты, а также могут давать точную информацию о налогооблагаемой базе.

Области применения ГИС

1. Применение в бизнесе. Люди, занимающиеся бизнесом, используют ГИС в разных областях своей деятельности: для анализа и отслеживания текущего состояния и тенденций изменения интересующей их области рынка; при планировании деловой активности; для оптимального по разным критериям выбора местоположения новых филиалов фирмы или банка, торговых точек, складов, производственных мощностей; с целью поддержки принятия решений; для выбора кратчайших или наиболее безопасных маршрутов перевозок и путей распределения продукции; в процессе анализа риска материальных вложений и урегулирования разногласий; для демографических исследований, определения привязанного к территории спроса на их продукцию; при создании и географической привязке баз данных о земле и домовладении.

2. Управление крупным предприятием. Представим схему работы всего предприятия (с изображением цехов, потоков сырья, продукции и т.д.) С обозначениями вентилей, измерительных приборов, источников и потребителей энергии (атомного горючего, мазута, дров, калош, - любых измеримых ресурсов). Благодаря возможности ГИС связывать объекты схемы с чем угодно по щелчку мыши (называется "point and click") схема оживает. Значок видеокамеры на схеме вызовет окошко, в которое будет передаваться изображение с камеры; значок измерительного устройства даст показания прибора, значок замка или вентиля вызовет его если значком обозначен сложный объект, то по щелчку можно вызвать его схему (и далее вглубь иерархии), и т.д. И т.п. - возможностей море. Управление и разрешение конфликтов, предотвращение аварий сводится к минимуму операции, повышению надежности, и уменьшению задействованного персонала.

3. Охрана предприятий. ГИС определить оптимальное расположение камер наблюдения и других устройств, затем будет выдавать их сообщения в реальном времени, распечатывать отчеты в заданное время. Представим схему здания, на котором отмечены охранные устройства и информация об их состоянии. И схему действий, появляющуюся при нарушении.

4. Оказание транспортных услуг. Возможность узнать в любой момент, где находятся ваши грузовики, состояние дорожного покрытия, информацию о пробках на дорогах, оптимальнее рассчитать загруженность транспорта и наиболее эффективную траекторию.

5. Использование в торговой сфере. Обладая просто базой данных можо узнать адреса клиентов и их любимых магазинов. Представьте себе клиента, который проезжает довольно приличное расстояние, чтобы добраться до нужной ему торговой точки, хотя точно такая же (по ассортименту) находится у него под боком. Значит дело не только в ассортименте? Такого типа информация необходима, чтобы понять поведение потребителя, а это можно проанализировать и понять только рассматривая геодемографические характеристики.

6. Тушение пожаров. Пожарные департаменты получают в руки мощное средство по координированию действий отдельных подразделений, охват и наблюдение за большей площадью, расчет направления огня и прогнозирование скорости его распространения учитывая множество показателей.

7. Проведение маркетинговых исследований. Использование ГИС приложений помогает переориентировать главную цель маркетинговых усилий с удовлетворения осредненных потребностей населения города или района на оперативное реагирование на запросы каждого человека, живущего или работающего в зоне реализации товаров фирмы. Достигаемый при таком подходе принципиально новый уровень сервиса получил наименование персонифицированного маркетинга (personal marketing).

8.Создание и размещение рекламы. При помощи ГИС возможно провести необходимые демографические исследования. Выяснить где проживают потенциальные клиенты, по каким дорогам ездят (на самых загруженных и лучше освещенных повесить щиты). Высылать рекламные материалы только тем, кто может быть в ней заинтересован (сообщая каждому кратчайший путь к магазину каждому клиенту от порога его дома). Можно оценить возрастной потенциал и популярность музыкальных групп для проведения рекламных концертов, выбрать наиболее популярное средство массовой информации в данном городе и т.д.

9. Организация работы почтовой службы. Не обходится без ГИС и такая специфическая область бизнеса, как быстрая доставка корреспонденции. Более 25 лет частная компания Federal Express занимается рассылкой почтовых отправлений по всему миру. В этой требующей особой тщательности работе последние семь лет ей помогают средства геокодирования пакета ARC/INFO. В его базе данных хранятся адреса, почтовые индексы, названия, имена и фамилии миллионов жителей и организаций разных стран. К соответствующим картам привязаны места их проживания. Маршруты и расписания авиарейсов, границы административных районов, другая полезная для успешной работы информация. Все это позволяет справиться с возрастающими потоками корреспонденции.

10.Осуществление банковских услуг. ГИС поможет точно и эффективно расположить филиалы, осуществить инкассацию, оперировать ресурсами в соответствии с состоянием рынка ценных бумаг и других факторов.

11.Реставрация картин. Снимки картины в разных областях спектра (в том числе и в невидимых) и сфокусированные на разной глубине материала могут дать в результате анализа много новых данных — от техники работы художника до "истории жизни" картины. Аналогичные методы анализа могут использоваться в неразрушающем контроле зданий и сооружений, вообще любых конструкций. Конечно, это уже не совсем геоинформатика, но общность методов позволяет использовать одни и те же программные средства, есть и практические применения ГИС в не-ГИС областях именно благодаря имеющемуся в ГПС пространственному анализу.

12. Применение в военном деле. Планирование движения техники с учетом конкретной боевой обстановки, состояния местности, скрытности, времени суток, характеристик конкретной боевой техники. Планирование полетов авиации и беспилотных летательных аппаратов с целью нанесения ударов, перевозки грузов и личного состава, ведения разведки. Оптимизация расписания и маршрутов движения. Определение наиболее возможных маршрутов передвижения противника и планирование размещения средств противодействия.

13. Бурение нефтяных скважин. ГИС поможет рассчитать оптимальное количество и расположение скважин, основываясь на результатах бурения, также оптимальный путь трубопровода.

Все выше перечисленное  может быть использовано благодаря:

1. Наличию модели данных, поддерживающей топологические отношения между объектами;
2. Возможности хранения тематических данных в форматах ряда распространенных коммерческих СУБД, возможность простого формирования запросов к серверам этих СУБД;
3. Интеграции представления информационных ресурсов в едином гибком графическом интерфейсе.

Рассмотрим  интеграцию информационных ресурсов на примере бурения нефтяных скважин.

6. ИНТЕГРАЦИЯ  ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ НА ПРИМЕРЕ  НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ НА ОСНОВЕ  ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ

Применение  географических информационных систем (ГИС) является неотъемлемой составной  частью информационного обеспечения  нефтяных компаний. ГИС выполняют несколько функций. С одной стороны, ГИС является инструментом, позволяющим интегрировать огромные объемы данных, используемых нефтяной компанией. Задействовав пространственную компоненту этих данных в качестве ключа связи, ГИС может динамически создавать новые связи между данными, в том числе между данными, хранимыми в разнородных базах, обеспечивая доступ к данным и просмотр информации в контексте карты. С другой стороны, ГИС решает задачи подготовки и построения базовых и тематических карт, а также задачи, связанные с пространственным анализом и моделированием. 
Спектр задач, возлагаемых в настоящее время на географические информационные системы, весьма широк. Наиболее важными из них являются:

• Проектирование обустройства нефтегазодобывающих районов;
• Учет фактического местоположения объектов обустройства месторождений и нефтегазодобывающего района;
• Управление эксплуатацией объектов обустройства месторождений;
• Учет состояния и использования природных ресурсов, территорий общехозяйственной деятельности;
• Экологический мониторинг;
• Прогнозирование аварийных ситуаций с оценкой возможных последствий;
• Оптимизация задач логистики;
• Оптимальное размещение объектов.

Решение перечисленных выше задач опирается на следующие  свойства ГИС:

• Векторный и растровый методы хранения пространственно распределенной информации;
• Наличие модели данных, поддерживающей топологические отношения между объектами;
• Возможность хранения тематических данных в форматах ряда распространенных коммерческих СУБД, возможность простого формирования запросов к серверам этих СУБД;
• Наличие программных интерфейсов для широкой номенклатуры периферийных устройств ввода/вывода информации;
• Мощные функции пространственного анализа данных;
• Реализация запросов о местоположении объектов - географическое кодирование;
• Реализация запросов по условию - отображение объектов, удовлетворяющих заданным условиям;
• Трендовые запросы - “что произошло за данный период времени?”.

Для реализации концепции ГИС нефтяной компании, как среды, объединяющей ее информационные ресурсы, необходимо обеспечить централизованное хранение и управление данными в рамках корпоративной информационной управляющей системы (КИУС) Компании, а также координацию бизнес-процессов для реализации целей, стоящих перед компанией. Централизованное хранение данных также является непременным условием обеспечения целостности и сохранности данных. 
 Особенностями КИУС нефтяной компании является ее иерархическая структура и, соответственно, распределение различных видов информации по уровням иерархии. Обеспечение интеграции и координации возможно с помощью архитектуры, которая перекрывает организационные границы между отдельными подразделениями, находящимися на разных иерархических уровнях компании. 
Горизонтальная архитектура достигается созданием общего информационного пространства компании на основе централизованной системы управления данными и унифицированных инструментальных средств (приложений) преобразования и использования данных. Последние должны иметь способность к перенастройке, с учетом текущей организационной структуры компании. 
В контексте системной архитектуры под информационной системой понимается набор объединенных пользователей или приложений, использующих единые данные и базирующихся на единой инфраструктуре.