Геоинформационные системы

Геоинформационная система — система сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними информацией о необходимых объектах. Другими словами, современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, происходящих и прогнозируемых событий и явлений. Геоинформационные системы наиболее естественно отображают пространственные данные.

ГИС объединяет традиционные операции при  работе с базами данных - запрос и  статистический анализ - с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые  предоставляет карта. Эта особенность  дает уникальные возможности для  применения ГИС в решении широкого спектра задач, связанных с анализом явлений и событий, прогнозированием их вероятных последствий, планированием  стратегических решений.

По территориальному охвату различают  глобальные ГИС (global GIS), субконтинентальные ГИС, национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных, региональные ГИС (regional GIS), субрегиональные ГИС и локальные, или местные ГИС (local GIS).

Представление данных

Данные в ГИС описывают  реальные объекты, такие как дороги, здания, водоемы, лесные массивы. Реальные объекты можно разделить на две  абстрактные категории: дискретные (дома, территориальные зоны) и непрерывные (рельеф, уровень осадков, среднегодовая  температура). Для представления  этих двух категорий объектов используются векторные и растровые данные.

Растровые данные. Растровые данные хранятся в виде наборов величин, упорядоченных в форме прямоугольной сетки. Ячейки этой сетки называются пикселями. Наиболее распространенным способом получения растровых данных о поверхности Земли является дистанционное зондирование, проводимое при помощи спутников. Хранение растровых данных может осуществляться в графических форматах, например TIF или JPEG, или в бинарном виде в базах данных.

Векторные данныеНаиболее распространенными типами векторных объектов являются:

Точки. Используются для обозначения географических объектов, для которых важно местоположение, а не их форма или размеры. Возможность обозначения объекта точкой зависит от масштаба карты. В то время как на карте мира города целесообразно обозначать точечными объектами, то на карте города сам город представляется в виде множества объектов. В ГИС точечный объект изображается в виде некоторой геометрической фигуры небольших размеров (квадратик, кружок, крестик), либо пиктограммой, передающей тип реального объекта.

Полилинии. Служат для изображения линейных объектов. Полилиния — ломаная линия, составленная из отрезков прямых. Полилиниями изображаются дороги, железнодорожные пути, реки, улицы, водопровод. Допустимость изображения объектов полилиниями также зависит от масштаба карты. Например, крупная река в масштабах континента вполне может изображаться линейным объектом, тогда как уже в масштабах города требуется её изображение площадным объектом. Характеристикой линейного объекта является длина.

Многоугольники (полигоны). Служат для обозначения площадных объектов с четкими границами. Примерами могут служить озера, парки, здания, страны, континенты. Характеризуются площадью и длиной периметра.

Векторные данные также могут  описывать непрерывные поля величин. Поля при этом изображаются в виде изолиний или контурных линий.

Векторные данные обычно имеют  гораздо меньший размер, чем растровые. Их легко трансформировать и проводить  над ними бинарные операции. Векторные  данные позволяют проводить различные  типы пространственного анализа, к  примеру поиск кратчайшего пути в дорожной сети.

Структура ГИС

1. Данные (пространственные данные):
• позиционные (географические): местоположение объекта на земной поверхности.
• непозиционные (атрибутивные): описательные.
2. Аппаратное обеспечение (ЭВМ, сети, накопители, сканер, дигитайзеры и т. д.).
3. Программное обеспечение (ПО).
4. Технологии (методы, порядок действий и т. д.).

Операции, осуществляемые ГИС

• ввод данных 
  В геоинформационных системах автоматизирован процесс создания цифровых карт, что кардинально сокращает сроки технологического цикла.
• управление данными 
  Геоинформационные системы хранят пространственные и атрибутивные данные для их дальнейшего анализа и обработки.
• запрос и анализ данных 
  Геоинформационные системы выполняют запросы о свойствах объектов, расположенных на карте, и автоматизируют процесс сложного анализа, сопоставляя множество параметров для получения сведений или прогнозирования явлений.
• визуализация данных 
  Удобное представление данных непосредственно влияет на качество и скорость их анализа. Пространственные данные в геоинформационных системах предстают в виде интерактивных карт. Отчеты о состоянии объектов могут быть построены в виде графиков, диаграмм, трехмерных изображений.

Сферы применения ГИС