2. Меню
• Значение и актуальность ГИС
• Понятие ГИС
• Подсистемы ГИС
• Этапы развития
• Уровни использования
• ПО ГИС
• Способы ввода геоданных
• Архитектура ГИС
• Понятие объекта
• Типы пространственных объектов
• Характеристика пространственных объектов
• Топология
3. Значение геоинформационных систем и
их актуальность
Современные геоинформационные системы, как инструмент
поддержки принятия решения на основе использования 3D
моделирования
В меню
4. Понятие ГИС
― ГИС – это “система, состоящая из людей, а также технических и
организационных средств, которые осуществляют сбор, передачу,
ввод и обработку данных с целью выработки информации, удобной
для дальнейшего использования в географическом исследовании и
для ее практического применения”. (Konecny M.)
― ГИС – это интегрированная компьютерная система, находящаяся
под управлением специалистов-аналитиков, которая осуществляет
сбор, хранение, манипулирование, анализ, моделирование и
отображение пространственно соотнесенных данных.
― ГИС – это “комплекс аппаратно-программных средств и
деятельности человека по хранению, манипулированию и
отображению географических (пространственно соотнесенных)
данных”. (Abler R.)
В меню
6. Этапы развития ГИС
• Пионерный этап (поздние 1950е - ранние 1970е гг.) Исследование
принципиальных возможностей информационных систем, пограничных областей
знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты
и теоретические работы.
• Этап государственного влияния (ранние 1970е - ранние 1980е гг.)
Развитие крупных геоинформационных проектов, финансируемых государством,
формирование государственных институтов в области геоинформатики, снижение
роли и влияния отдельных исследователей и небольших групп.
В меню
7. Этапы развития ГИС
• Этап коммерциализации (ранние 1980е - настоящее время)
Широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных
инструментальных ГИС, расширение области их применения за счет
интеграции с базами атрибутивных данных, создание сетевых приложений,
появление значительного числа непрофессиональных пользователей,
организация систем, поддерживающие индивидуальные наборы данных на
отдельных компьютерах и поддерживающим корпоративные и
распределенные базы геоданных.
В меню
8. Этапы развития ГИС
• Этап потребления (поздние 1980е - настоящее время)
Повышенная конкурентная борьба среди коммерческих производителей
геоинформационных технологий и услуг дает преимущества пользователям
ГИС, доступность и “открытость” программных средств позволяет
пользователям самим настраивать, адаптировать, использовать и даже
модифицировать программы, появление пользовательских “клубов”,
телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой
тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в географических
данных, начало формирования геоинформационной инфраструктуры
планетарного масштаба.
В меню
9. Уровни использования ГИС
• Можно условно выделить четыре уровня использования ГИС:
▫ Бытовой - на этом уровне применяются преимущественно информационно
справочные системы с возможностью модификации атрибутивной информации
(редактирование, создание новых записей, создание новых баз точечных
объектов) ;
▫ Офисный - во многом близкий к бытовому, обычно добавляется несколько
типичных задач, например, оптимизация доставки грузов, выдача путевых
листов с распечатанной картой доставки и т.п.;
▫ Производственный - разрабатываются специализированные системы,
позволяющие обеспечить решение отдельных задач (земельный кадастр, кадастр
недвижимости, лесоустройство, прогнозирование пожаров по ДДЗЗ) с
соблюдением строгих технологических схем, режимов доступа к информации.
Системы имеют незначительное число функций пространственного анализа.
Модификация системы и эксплуатация разделены.;
▫ Научный - для научных исследований принято использовать открытые системы.
Модификация системы и настройка на решение различных задач доступны для
пользователя. Система изначально имеет широкий набор функций
пространственного анализа.
В меню
10. Программное обеспечение
геоинформационных систем
• Основные составляющие ГИС:
▫ географические данные;
▫ специалисты, умеющие использовать
эти геоданные в различных
предметных областях;
▫ программные средства работы с
геоданными;
▫ аналитические процедуры и методы
для работы с геоданными;
▫ аппаратные средства для работы с
геоданными.
В меню
11. Способы ввода геоданных
• Способы ввода геоданных:
▫ Приобретение готовых цифровых электронных карт;
▫ Конвертация из других форматов;
▫ Непосредственная оцифровка с твердой основы;
▫ Сканирование карт с твердой основы с последующей векторизацией;
▫ Векторизация авиационных и космических снимков;
▫ Непосредственный ввод координат географического объекта на местности
(с помощью GPS приемника).
В меню
13. Понятие объекта и топология
• Пространственный объект (син. Географический объект) - цифровое
представление объекта реальности (entity), иначе цифровая модель объекта
местности, содержащая его местоуказание и набор свойств, характеристик,
атрибутов (позиционных и непозиционных пространственных данных
соответственно) или сам этот объект. Выделяют четыре основных типа:
точечные (точки), линейные (линии), площадные или полигональные,
контурные (полигоны) и поверхности (рельефы), 0-, 1-, 2- и трехмерные
соответственно, а также тела.
• Выделяют четыре основных типа пространственных объектов:
Точечные
Линейные
площадные (полигональные)
контурные поверхности
• Пространственные данные – данные о пространственных объектах, их
местоположении или местонахождении и свойствах, представленные в
аналоговой или цифровой форме.
В меню
15. Базовые типы пространственных объектов
• Точка (точечный объект) – 0-мерный объект, характеризуемый плановыми
координатами.
• Линия (линейный объект, полилиния) – 1-мерный объект, образованный
последовательностью не менее двух точек с известными плановыми
координатами.
• Область (полигон, полигональный объект, контур) – 2-мерный площадной
объект, внутренняя область, ограниченная замкнутой последовательностью
линий.
• Пиксел (пиксель) – 2-мерный объект, элемент цифрового изображения,
наименьшая его составляющая, получаемая в результате дискретизации
изображения.
• Ячейка (регулярная ячейка) – 2-мерный объект, элемент разбиения земной
поверхности линиями регулярной сети.
• Поверхность (рельеф) – 2-мерный объект, определяемый плановыми
координатами и аппликатой Z, входящей в число атрибутов.
• Тело – 3-мерный (объёмный) объект, описываемый тройкой координат,
включая аппликату Z, и ограниченный поверхностями.
В меню
18. Характеристики пространственных
объектов
• Общее цифровое описание пространственного объекта включает:
▫ наименование;
▫ указание местоположения (местонахождения, локализации);
▫ набор свойств;
▫ отношения с иными объектами;
• Для любого объекта в ГИС характерно наличие трех типов характеристик
определяющих:
▫ Самобытность объекта – идентификатор;
▫ Местоположение объекта – локатор;
▫ Свойства объекта –атрибуты, связи, допустимые операции;
▫ Атрибутивная информация.
В меню
19. Топология
• Топологическими называются свойства,
которые не меняются при любых
деформациях пространства.
• Топология, устанавливающая
пространственные отношения между
географическими объектами, является
основополагающим свойством для
гарантии качества данных.
• Топология делает возможным
проведение расширенного
пространственного анализа и играет
фундаментальную роль в обеспечении
качества базы данных ГИС.
В меню
20. Топология
• Реализация топологии в ArcGIS
▫ Топология реализуется в виде набора правил целостности, определяющих поведение
пространственно взаимосвязанных географических объектов и объектных классов.
▫ Топологические правила, применяемые к географическим объектам или объектным
классам в базе геоданных, позволяют пользователям ГИС моделировать такие
пространственные отношения как связность (связаны ли линии дорожной сети?) и
смежность (существует ли промежуток между двумя полигонами участков?).
▫ Топология полезна также для контроля целостности совпадающей геометрии у
различных классов объектов (например, совпадает ли береговая линия с границей
страны?).
▫ ArcGIS включает набор пространственных операторов (инструментов редактирования)
для редактирования общей (совместной для разных объектов) геометрии и для
обнаружения ошибок в пространственных взаимосвязях, произошедших из-за
нарушения заданных пользователем правил.
В меню
