Геоинформационное. Геоинформационная система (ГИС) Упрощенная структурная схема

• Геоинформатика – наука, технология и производственная деятельность по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию географических информационных систем, по разработке геоинформационных технологий, по приложению ГИС для практических и научных целей.

Геоинформационная система (ГИС)-

это информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и анализ пространственных (пространственно-координированных) данных.

Данные (пространственные данные):

• позиционные (географические): местоположение объекта на земной поверхности, его координаты в выбранной системе координат;
• непозиционные (атрибутивные, или метаданные) - описательные текстовые, электронные документы, данные графического типа, включая фотографии объектов, трехмерные изображения объектов, видеоматериалы и т.д.

• ввод данных в машинную среду (data input) путем их импорта из существующих наборов цифровых данных или с помощью оцифровывания источников;
• преобразование или трансформация данных (data transformation), включая конвертирование данных из одного формата в другой, трансформацию картографических проекций, изменение систем координат;
• хранение, манипулирование и управление данными во внутренних и внешних базах данных;
• картометрические операции (см. картометрия), включая вычисление расстояний между объектами в проекции карты или на эллипсоиде, длин кривых линий, периметров и площадей полигональных объектов;

• операции обработки данных геодезических измерений (COGO);
• операции оверлея (наложение);
• операции "картографической алгебры" (map algebra) для логико-арифметической обработки растрового слоя как единого целого;
• пространственный анализ (spatial analysis) - группа функций, обеспечивающих анализ размещения связей и иных пространственных отношений объектов, включая анализ зон видимости/невидимости, анализ соседства (см. анализ близости), анализ сетей, создание и обработку цифровых моделей рельефа, анализ объектов в пределах буферных зон и др.;

• пространственное моделирование или геомоделирование (spatial modeling, geo-modeling), включая операции, аналогичные используемым в математико-картографическом моделировании и картографическом методе исследования;
• визуализация исходных, производных или итоговых данных и результатов обработки, включая картографическую визуализацию, проектирование и создание (генерацию) картографических и иных пространственных изображений, включая трехмерные;
• вывод данных (data output) - графической, табличной и текстовой документации, в том числе ее тиражирование, документирование, или генерацию отчетов (reporting);
• обслуживание процесса принятия решений (decision making)

• цифровая обработка изображений (данных дистанционного зондирования);
• средства экспертных систем;
• средства настройки на требования пользователя (customization);
• средства расширения функциональных возможностей ГИС:

• встроенные макроязыки (макросы); инструментарии разработчика (developer"s toolkit).
• встроенные макроязыки (макросы);
• инструментарии разработчика (developer"s toolkit).

• Каждому пространственному объекту соответствует запись в базе данных с набором атрибутивной информации
• ГИС хранит информацию в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения

Примеры слоев

• Населенные пункты
• Автомобильные дороги
• Железные дороги
• Гидротехнические сооружения (шлюзы, каналы, насосные станции, дамбы)
• Мосты
• Газопроводы
• Заповедные территории (местного, национального и международного значения)
• Сельхоз угодья (пашни, сады, виноградники, пастбища, рисовые чеки)
• Земли водного, лесного, природоохранного и с/х назначения
• Растительный покров (плавни, леса)
• Административное деление, государственная граница
• Водотоки (реки, протоки, малые реки)
• Водоемы (озера, рыбпруды и т.д.)
• Рельеф

Векторная и растровая модели данных

• В векторной модели информация о точках, линиях и полигонах кодируется и хранится в виде набора координат X,Y (в современных ГИС часто добавляется третья пространственная и четвертая, например, временная координата). Векторная модель особенно удобна для описания дискретных объектов и меньше подходит для описания непрерывно меняющихся свойств (например, плотность населения).

Классы решаемых задач

• Информационно-справочные задачи
• Сетевые задачи

(Анализ географических сетей: улиц, рек, дорог, трубопроводов, линий электропередачи или связи и др.)

• Пространственный анализ и моделирование

Примеры запросов, на которые может ответить ГИС

• Получение информации по местоположению
• Определение местоположения по информации
• Временной анализ изменений объектов на территории
• Показать пространственные соотношения и взаимосвязи между объектами на заданной территории
• Что, если …?(анализ “what if”)

Сферы применения ГИС

• Кадастр
• Оперативные службы (МВД, МЧС..)
• Нефть и газ
• Транспорт
• Экология
• Лесное хозяйство
• Водные ресурсы
• Недропользование
• Сельское хозяйство
• Геодезия, картография, география
• Телекоммуникации
• Инженерные коммуникации
• Бизнес
• Торговля и услуги

• http :// www . geoportal . fr /
• http :// gki . com . ua

Сущность и основные понятия ГИС Геоинформационные системы (также ГИС) предназначенные для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах. Другими словами ГИС - современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, происходящих и прогнозируемых событий и явлений.

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).

Классификация ГИС По территориальному охвату: глобальные ГИС; субконтинентальные ГИС; национальные ГИС; региональные ГИС; субрегиональные ГИС; локальные или местные ГИС. По уровню управления: федеральные ГИС; региональные ГИС; муниципальные ГИС; корпоративные ГИС. По функциональности: полнофункциональные; ГИС для просмотра данных; ГИС для ввода и обработки данных; специализированные ГИС. По предметной области: -картографические; -геологические; -городские или муниципальные ГИС; -природоохранные ГИС и т. п.

Области применения ГИС Управление земельными ресурсами, земельные кадастры. Инвентаризация, учет, планирование размещения объектов распределенной производственной инфраструктуры и управление ими. Проектирование, инженерные изыскания, планировка в строительстве, архитектуре. Тематическое картографирование. Управление наземным, воздушным и водным транспортом. Управление природными ресурсами, природоохранная деятельность и экология. Геология, минерально-сырьевые ресурсы, горнодобывающая промышленность Чрезвычайные ситуации. 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.

История ГИС Пионерский период (поздние 1950е ранние 1970е гг.) Исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоретические работы. Появление электронных вычислительных машин (ЭВМ) в 50-х годах. Появление цифрователей, плоттеров, графических дисплеев и других периферийных устройств в 60-х. Создание программных алгоритмов и процедур графического отображения информации на дисплеях и с помощью плоттеров. Создание формальных методов пространственного анализа. Создание программных средств управления базами данных. Период государственных инициатив (нач. 1970е нач. 1980е гг.) Государственная поддержка ГИС стимулировала развитие экспериментальных работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным сетям: Автоматизированные системы навигации. Системы вывоза городских отходов и мусора. Движение транспортных средств в чрезвычайных ситуациях и т. д. Период коммерческого развития (ранние 1980е настоящее время) Широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции с базами непространственных данных, появление сетевых приложений, появление значительного числа непрофессиональных пользователей, системы, поддерживающие индивидуальные наборы данных на отдельных компьютерах, открывают путь системам, поддерживающим корпоративные и распределенные базы геоданных. Пользовательский период (поздние 1980е настоящее время) Повышенная конкуренция среди коммерческих производителей геоинформационных технологий услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и «открытость» программных средств позволяет использовать и даже модифицировать программы, появление пользовательских «клубов», телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.

Перспективы ГИС ГеоДизайн это эволюционный этап развития ГИС. Он очень важен для процесса планирования и развития территорий, особенно в сфере землепользования и охраны окружающей среды, но широко востребован и практически во всех других прикладных и научных областях. Будущее за ГИС-технологиями с элементами искусственного интеллекта на базе интеграции ГИС и экспертных систем. Преимущества такого симбиоза вполне очевидны: экспертная система будет содержать в себе знания эксперта в конкретной области и может использоваться как решающая или советующая система. Современный статус новых компьютерных геотехнологий определяется крупными государственными программами, зарубежными инвестициями, направленными на широкое использование аэрофотоснимков и космических снимков, цифровых карт, визуализации баз данных. Городская ГИС будущего будет позволять не только получать по запросу семантическую информацию об объектах на карте, но и прогнозировать развитие территории, позволять руководству города проигрывать варианты директивных решений, возможного строительства нового района города и т.п. При этом ГИС вместе с системой имитационного моделирования сможет показать градостроителям, как перераспределятся нагрузки в городских инженерных сетях, мощность транспортных потоков, как изменится цена объектов недвижимости в зависимости от проведения дополнительных магистралей или постройки нового торгового центра в том или ином районе.

Заключение В данный момент ГИС системы являются одними из самых быстро развивающихся и интересных в плане коммерциализаций, с их удобным пользовательским интерфейсом и огромным количеством содержавшейся в них информации делают их незаменимыми при всё ускоряющемся мире. На данный момент в России около 200 организации занимаются разработкой и внедрением ГИС систем, создание земельного кадастра позволит на основе его карт строить другие, предметно ориентированные карты и дополнять их соответствующим атрибутивным наполнением, что позволит нашим системам конкурировать с западными образцами. При большем развитии мобильного доступа в сеть через различные устройства Гис системы с применением спутниковых снимков в купе с трехмерным моделированием позволят даже заурядному пользователю безо всяких проблем ориентироваться на любой местности и получать от данных систем всю нужную информацию просто задав вопрос.

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

2 слайд

Описание слайда:

ГИС (географическая информационная система) - это набор компьютерного оборудования, географических данных и программного обеспечения для сбора, обработки, хранения, моделирования, анализа и отображения всех видов пространственно-привязанной информации. ГИС - это современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете, в нашей жизни и деятельности. ГИС - это компьютерная система, позволяющая показывать необходимые данные на электронной карте. Что такое ГИС?

3 слайд

Описание слайда:

Структура ГИС– это составные части ГИС и взаимосвязь между ними: данные (пространственные данные): географические (местоположение объекта на земной поверхности, фотоснимки из космоса, аэроснимки), табличные или описательные данные, связанные с географическими; аппаратное обеспечение (компьютер, компьютерные и телекоммуникационные сети, накопители внешней памяти, сканер, дигитайзеры и т. д.); программное обеспечение для хранения, ввода, анализа и визуализации географической информации; технологии (методы, порядок действий и т. д.); специалисты, которые работают с программными продуктами Структура ГИС

4 слайд

Описание слайда:

Классификация ГИС По территориальному охвату: глобальные ГИС; субконтинентальные ГИС; национальные ГИС; региональные ГИС; субрегиональные ГИС; локальные или местные ГИС. По функциональности: полнофункциональные; ГИС для просмотра данных; ГИС для ввода и обработки данных; специализированные ГИС.

5 слайд

Описание слайда:

По уровню управления: федеральные ГИС; региональные ГИС; муниципальные ГИС; корпоративные ГИС. По предметной области: картографические; геологические; городские или муниципальные ГИС; природоохранные ГИС и т. п. Классификация ГИС

6 слайд

Описание слайда:

По проблемно-тематической ориентации: общегеографические; экологические и природопользовательские; отраслевые (водных ресурсов, лесопользования,туризма, транспорта и т. д.). По способу организации географических данных: векторные; растровые; векторно-растровые. Классификация ГИС

7 слайд

Описание слайда:

Аппаратное обеспечение Методы (технологии) Специалисты Структура ГИС Данные географические и описательные Структура ГИС

8 слайд

Описание слайда:

ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических карт-слоев и баз данных, связанных с этими картами. Как работает ГИС?

9 слайд

Описание слайда:

Векторизация – установка формульных соотношений между линиями и точками Векторизация карт - это преобразование бумажного экземпляра карты или растрового файла в векторный формат

10 слайд

Описание слайда:

11 слайд

Описание слайда:

Состав ГИС Аппаратные средства; Программное обеспечение Программное обеспечение ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации. Данные Данные могут быть представлены в виде готовых карт с требуемыми тематическими слоями, либо в виде снимков космической и аэрофотосъемки и пр.

12 слайд

Описание слайда:

Операции в 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 данных на интерактивных картах. Отчеты о состоянии объектов могут быть построены в виде графиков, диаграмм, трехмерных изображений.

13 слайд

Описание слайда:

Административно-территориальное управление городское планирование и проектирование объектов; ведение кадастров инженерных коммуникаций, земельного, градостроительного, зеленых насаждений; прогноз чрезвычайных ситуаций техногенно-экологического характера; управление транспортными потоками и маршрутами городского транспорта; построение сетей экологического мониторинга; инженерно-геологическое районирование города. Телекоммуникации транковая и сотовая связь, традиционные сети; стратегическое планирование телекоммуникационных сетей; выбор оптимального расположения антенн, ретрансляторов и др.; определение маршрутов прокладки кабеля; мониторинг состояния сетей; оперативное диспетчерское управление. Применение ГИС

14 слайд

Описание слайда:

Инженерные коммуникации оценка потребностей в сетях водоснабжения и канализации; моделирование последствий стихийных бедствий для систем инженерных коммуникаций; проектирование инженерных сетей; мониторинг состояния инженерных сетей и предотвращение аварийных ситуаций. Транспорт автомобильный, железнодорожный, водный, трубопроводный, авиатранспорт; управление транспортной инфраструктурой и ее развитием; управление парком подвижных средств и логистика; управление движением, оптимизация маршрутов и анализ грузопотоков. Применение ГИС

15 слайд

Описание слайда:

нефтегазовый комплекс геологоразведка и полевые изыскательные работы; мониторинг технологических режимов работы нефте- и газопроводов; проектирование магистральных трубопроводов; моделирование и анализ последствий аварийных ситуаций. силовые ведомства службы быстрого реагирования, вооруженные силы, милиция, пожарные службы; планирование спасательных операций и охранных мероприятий; моделирование чрезвычайных ситуаций; стратегическое и тактическое планирование военных операций; навигация служб быстрого реагирования и других силовых ведомств. экология оценка и мониторинг состояния природной среды; моделирование экологических катастроф и анализ их последствий; планирование природоохранных мероприятий. Применение ГИС

16 слайд

Описание слайда:

Лесное хозяйство стратегическое управление лесным хозяйством; управление лесозаготовками, планирование подходов к лесу и проектирование дорог; ведение лесных кадастров. Сельское хозяйство планирование обработки сельскохозяйственных угодий; учет землевладельцев и пахотных земель; оптимизация транспортировки сельскохозяйственных продуктов и минеральных удобрений. Применение ГИС

17 слайд

Описание слайда:

Спутниковая система навигации - система, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты) наземных, водных и воздушных объектов. Спутниковая система навигации

18 слайд

Описание слайда:

GPS GPS - спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположение.

19 слайд

Описание слайда:

Использование GPS/ГЛОНАСС GPS/ГЛОНАСС имеет ряд применение на земле, в море и в воздухе. В основном их можно применять везде, где можно получить сигнал со спутника, за исключением внутри зданий, в шахтах и пещерах, под землей и под водой.

Cлайд 1

Cлайд 2

Cлайд 3

Cлайд 4

Cлайд 5

Cлайд 6