CC BY
773
© A.B. Гусева, 2013
УДК 528.91 A.B. Гусева
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Описаны геоинформационные системы, области их применения и перспективы развития. Предполагается использование ГИС с целью ознакомления читателя с новейшими средствами IT-коммуникаций. Ключевые слова: геоинформационная система, геоинформация, геопространство, данные, пространственный запрос, анализ, моделирование, визуализация.
Географические информационные системы появились в 1960-х годах как средство отображения в памяти компьютера объектов, расположенных на поверхности Земли. Первые геоинформационные системы были разработаны военными ведомствами СССР и США как часть системы наведения ракет.
Вскоре ГИС стали применять и в мирных целях. В 1970-х годах геоинформационные системы начали использоваться для вывода координатно-привязанных данных на экран монитора, а так же, для редактирования и печати карт на бумаге, что сильно упростило жизнь специалистам-картографам.
Широкое распространение в России ГИС получили только в конце 1980-х - в начале 1990-х годов с появлением персональных компьютеров. ГИС быстро адаптировались к новой, более дешевой платформе, и цена систем начала постепенно падать, а число пользователей и организаций, которые могли позволить себе ГИС, соответственно, возрастать.
На данный момент геоинформационные системы - один из наиболее бурно развивающихся сегментов рынка высоких компьютерных технологий, в котором работает большое количество крупных фирм, таких как Google, NASA, Refractions Research, Intergraph, Grass Development Team (GRASS GIS), Microsoft, ESRI (ARC GIS), Autodesk, CalComp и многие другие.
Что такое геоинформационные системы?
Геоинформационные Системы (ГИС) - это компьютерные системы, позволяющие эффективно работать с пространственно-распределенной информацией.
Пространственно-распределенная информация - это то, с чем человек сталкивается практически каждый день вне зависимости от рода своей деятельности. Это может быть схема метро или план здания, топографическая карта или схема взаимосвязей между офисами компании, атлас автомобильных дорог или контурная карта и многое другое. ГИС дает возможность накапливать и анализировать подобную информацию, оперативно находить нужные сведения и отображать их в удобном для использования виде. Применение ГИС-технологий позволяет резко увеличить оперативность и качество работы с пространственно-распределенной информацией по сравнению с традиционными методами картографирования.
Основное отличие ГИС от других информационно-аналитических систем в специфике обрабатываемых и анализируемых данных - это пространственные данные. Информация об этих пространственных данных в цифровой форме называется геоинформацией.
Геопространство - разновидность пространства, характеризующаяся протяженностью, динамичностью, структурностью, непрерывностью.
Геоинформация - это координированная информация о геопространстве и его объектах в цифровой компьютерно-воспринимаемой форме, предназначенная в качестве исходного материала для моделирования геопространства.
На основе всего вышесказанного можно дать еще одно определение ГИС:
ГИС - это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете, в нашей жизни и деятельности.
ГИС-технология объединяет традиционные операции при работе с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта. Возможность визуализации и пространственного анализа отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре задач. Эти задачи связаны с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира, с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а также их возмож-
ных последствий, с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий.
Функции и достоинства ГИС:
• геопространственный анализ специальных и общегеографических данных;
• моделирование геопространства - создание моделей геопространства;
• сбор и подготовка геоинформации - получение исходных данных для моделирования;
• визуализация - требуется для контроля и восприятия человеком результатов пространственного анализа.
Геоинформационные системы обладают рядом преимуществ по сравнения с обычными информационными системами, как в визуальном представлении пространственных данных, так и в проведении анализа этих самых данных.
В области визуального представления:
• многослойность карт, созданных с помощью ГИС, означает, что однотипные пространственные объекты расположены в отдельном слое, который можно включить или отключить;
• ГИС обладают способностью внесения полноценного масштабного ряда, то есть возможность создания в одной ГИС карт разного масштаба и отображение нужной из них;
• существует возможность трёхмерного представления карты;
• цифровую карту, созданную с помощью ГИС, можно вывести на печать и получить полноценную бумажную копию.
В области аналитики ГИС также имеют несколько очень важных преимуществ:
• автоматизированный расчет длин, площадей, буферных зон, экспозиции;
• возможность вносить любое количество информации на карту;
• оперативное изменение данных.
Анализ данных в ГИС
Неотъемлемой составной частью ГИС является база данных - геоинформационная система обладает способностью проводить обработку данных с использованием всех функций, которые предоставляет система управления базой данных (СУБД). При использовании ГИС запрос к базе данных может
быть уточнен введением дополнительных параметров, что делает поиск более быстрым и удобным.
В отличие от обычной СУБД, с помощью ГИС можно составлять пространственные запросы и проводить анализ.
Пространственный запрос - задание на поиск пространственных объектов в базе данных по условиям, содержащим координаты.
В пример можно привести риэлтерскую компанию, занимающуюся поиском жилья для своих клиентов. Этот процесс значительно упрощается вводом таких параметров, как стоимость, площадь жилой площади или расстояния от определенного объекта, например, места работы.
Таким образом, ГИС помогает:
• сократить время получения ответов на запросы клиентов;
• проводить мониторинг каких-либо ЧС (например, мест разрывов электросетей или моделировать зоны затопления при паводках);
• выявлять территории подходящие для требуемых мероприятий (строительство населенных пунктов, проведение коммуникаций);
• выявлять взаимосвязи между различными параметрами (например, почвами, климатом и урожайностью с/х культур).
Таким образом, использование ГИС повышает эффективность работы многих компаний и государственных структур, что позволяет сэкономить значительные финансовые и временные ресурсы.
Использование ГИС для принятия решений
ГИС, как и другие информационные технологии, подтверждает известный тезис о том, что лучшая информированность помогает принять лучшее решение. Геоинформационные системы, конечно, не могут выдавать готовые ответы. ГИС - это средство, помогающее ускорить и повысить эффективность процедуры принятия решений. Это осуществляется за счет:
• доступность информации для восприятия и синтеза, что позволяет ответственным работникам сосредоточить свои усилия на поиске решения, не тратя значительного времени на сбор и осмысление доступных разнородных данных;
• возможность быстро рассмотреть несколько вариантов решения и выбрать наиболее эффективный из них.
Создание карт с помощью ГИС
Картам в ГИС отведено особое место. Процесс создания карт в ГИС намного более прост и гибок, чем в традиционных методах ручного или автоматического картографирования. В качестве источника данных пользуются бумажными картами, данными дистанционного зондирования, съемкой на местности, космо и аэроснимками и т.д. Эти данные, переведенные в цифровую форму, становятся материалом для моделирования геопространства.
Гибкость процесса создания карт в ГИС реализуется:
• удобством ввода и редактирования координированных данных;
• возможностью внесения нужного количества разнообразной атрибутивной и геометрической информации. На бумажной карте количество информации приходится ограничивать во избежание перегруженности;
• возможностью внесения и коррекции данных по мере их поступления - в ручных методах картографирования исправление ошибки - процесс много более проблематичный, а порой и вовсе неосуществимый;
• масштабируемостью: можно вывести на печать любой участок карты без потери качества (строго говоря, это преимущество всех электронных карт);
• совместным и многократным использованием данных: созданная в одной организации топографическая основа (цифровая карта) может использоваться в качестве основы другими отделами и организациями. Возможно быстрое копирование данных и их пересылка по локальным и глобальным сетям.
Области применения ГИС
В целях повышения эффективности территориального управления создаются всё новые геоинформационные системы на муниципальном, районном, региональном и федеральном уровнях. На основе пространственной информации создаются системы управления транспортом, навигационные системы. В последнее время, ГИС получили широкое применение в средствах массовой информации и различных справочных системах.
В настоящее время ГИС с успехом применяют во многих областях народного хозяйства, наиболее широко геоинформационные технологии используются в земельном кадастре, кадастре природных ресурсов, экологии, в сфере работы с недвижимостью. ГИС используется, например, Министерством чрезвычайных ситуаций для прогнозирования стихийных бедствий.
Сейчас обширно начинают внедряться геоинформационные системы массового пользования, например:
• электронные планы городов;
• генеральные планы заводов;
• схемы инженерных коммуникаций;
• схемы движения транспорта.
По некоторым оценкам, до 80-90 % всей информации, с которой мы обычно имеем дело, может быть представлено с помощью ГИС. Отсюда можно сделать вывод, что геоинформационные системы обладают огромным потенциалом, а их использование приносит неплохие дивиденды.
В целом можно сказать, что индустрия ГИС активно эволюционирует, изменяется и развивается, что свидетельствует о большом потенциале отрасли. Исходя из этого, можно надеяться, что в ближайшее время геоинформационные системы не утратят динамику своего развития и будут обеспечивать своих пользователей всё новыми и новыми возможностями.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. http://wikipedia.org
2. http://www.autodesk.ru
3. http://gisworks.blogspot.ru
4. http://esri-cis.ru
5. http://gis-lab.info
6. http://giscity.ru/
7. http://www.dataplus.ru ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ
Гусева Алиса Владиславовна - студентка кафедры АСУ Московский государственный горный университет, ud@msmu.ru
А
