Domov › Telefon › Geoinformační technologie, hlavní charakteristiky moderních GIS. Geoinformační technologie Domácí geoinformační technologie

Geoinformační technologie, hlavní charakteristiky moderních GIS. Geoinformační technologie Domácí geoinformační technologie

Geoinformační technologie. Zobrazení informací na elektronické mapě.

Geoinformace s-we;

S-we federální a obecní vlády;

Navrhujeme

Jsme pro vojenské účely

Grafický obrázek se skládá ze substrátu (pozadí) a samotných objektů

Problémem implementace je obtížnost formalizace popisu předmětné oblasti a jeho zobrazení na elektronické mapě.

Hlavní třídou dat geografických informačních systémů (GIS) jsou data souřadnicová, obsahující geometrické informace a odrážející prostorový aspekt. Základní typy souřadnicových dat: bod (uzly, vrcholy); linka (otevřená); obrys (uzavřená čára); polygon (plocha, region). Typy vztahů:

Stavba složitých prvků z jednoduchých objektů

Vypočítáno ze souřadnic objektu

Určeno pomocí speciálních popisů a sémantiky vstupních dat

Grafické prostředí je založeno na vektorových a rastrových modelech. Vektor – vektory vyžadují méně paměti.

Rastrové modely jsou buněčné, každá buňka má odpovídající barvu a hustotu.

Rastrové modely se dělí na pravidelné, nepravidelné a vnořené (rekurzivní nebo hierarchické) mozaiky. Existují tři typy plochých pravidelných obkladů: čtverec, trojúhelník a šestiúhelník.

Otázka č. 13

Základní informační technologie: technologie informační bezpečnosti

V souvislosti se zaváděním IT vyvstala potřeba chránit informace.

Typy informačních hrozeb:

Poruchy a poruchy technických zařízení

Úmyslné hrozby útočníků

Hlavní příčiny poruch a poruch zařízení:

Stárnutí a opotřebení

Nesprávné použití zdrojů

Porušení softwaru

Odstraňování problémů:

Redundance počítačových zdrojů

Ochrana proti nesprávnému použití zdrojů

Identifikace a včasné odstranění chyb

Redundance stránky - redundance hardwarových komponent a strojových médií.

Informační redundance – periodické nebo průběžné zálohování dat na primární a záložní média

Funkční redundance - duplikace funkcí a zavádění doplňkových funkcí do softwarových prostředků.

Úmyslné hrozby:

Za stálé lidské účasti

Škodlivé programy, které fungují bez lidského zásahu

Ochrana před hrozbami:

Zákaz neoprávněného přístupu

Nemožnost neoprávněného použití zdrojů

Detekce neoprávněného přístupu

Hlavní způsob ochrany před neoprávněným přístupem:

Identifikace

Autentizace

Definice autority

Hesla: jednoduchá - konstantní, složitá - dynamicky se měnící:

Úprava jednoduchých hesel, jednorázová hesla

Metoda požadavek-odpověď pro výběr hesla ze seznamu polí

Funkční metody

Programy;

Externí paměť (soubory, adresáře, logické jednotky);

BERAN;

čas využití CPU (priorita);

I/O porty;

Externí zařízení.

Existují následující typy uživatelských práv pro přístup ke zdrojům:

Univerzální (úplné zajištění zdroje);

Funkční nebo částečné;

Dočasný.

Nejběžnější způsoby kontroly přístupu jsou:

Oddělení podle seznamů (uživatelů nebo zdrojů);

Použití matice zřízení oprávnění (řádky - identifikátory, sloupce - prostředky počítačového systému);

Otázka č. 14

Základní informační technologie: CASE technologie. Cíle konsorcia OMG a specifikace OMA. Ideální objektově orientovaný CASE nástroj. Kritéria pro hodnocení a výběr CASE nástrojů.

Funkční a modulární Tento přístup je založen na principu algoritmické dekompozice s výběrem funkčních prvků a stanovením přísného pořadí prováděných akcí. „-“ jednosměrný tok informací, nedostatečná zpětná vazba

Objektově orientovaný Přístup je založen na objektové dekompozici s popisem chování systému z hlediska interakce objektů.

Pod Technologie CASE budeme rozumět souboru softwarových nástrojů, které podporují procesy tvorby a údržby softwaru, včetně analýzy a formulace požadavků, návrhu, generování kódu, testování, dokumentace, zajišťování kvality, konfiguračního managementu a projektového řízení.

Vzhledem ke dvěma přístupům k návrhu softwaru existují CASE technologie zaměřené na strukturální přístup, objektově orientovaný přístup a kombinované. OOP se rozšířilo. Důvody:

Schopnost sestavit softwarový systém z hotových komponent,

Schopnost akumulovat konstrukční řešení ve formě knihoven

Snadné provádění změn v projektech díky zapouzdření

Rychle přizpůsobte aplikace měnícím se podmínkám

Možnost organizování paralelní práce analytiků, designérů a programátorů.

Koncepty objektově orientovaného přístupu a distribuovaného počítání se staly základem pro vytvoření konsorcia Object Management Group (OMG). Hlavní činností konsorcia je vývoj specifikací a standardů pro tvorbu distribuovaných objektových systémů v heterogenních prostředích. Základem byla specifikace nazvaná Object Management Architecture (OMA).

OMA sestává ze čtyř hlavních komponent, které představují specifikace pro různé úrovně podpory aplikací.

Object Request Broker Architecture (CORBA) definuje mechanismy pro interakci mezi objekty v heterogenní síti;

Objektové služby jsou základní systémové služby používané vývojáři k vytváření aplikací;

Univerzální nástroje jsou systémové služby na vysoké úrovni zaměřené na podporu uživatelských aplikací (e-mail, tiskové nástroje atd.);

Aplikační objekty jsou navrženy tak, aby řešily specifické aplikační problémy.

Koncept ideálního objektově orientovaného CASE nástroje.

Autory nejrozšířenějších objektově orientovaných metod jsou G. Butch, D. Rambo, I. Jacobson (UML).

Klasická formulace problému vývoje softwarového systému (inženýrství) je spirálovitý cyklus iterativního střídání fází OO analýzy, návrhu a implementace.

Otázka č. 15

"Základní informační technologie: telekomunikační technologie."

architektura

Architektura počítače sítě

1. peer-to-peer

2. klient-server

3. klient-server pro webové technologie

1. svorka – pro zobrazení a vstup

MainFrame – všechny výpočty a data

2. Místní, podnikové, globální sítě propojující klientská PC pomocí zdrojů a servery poskytující zdroje.

Komponenta prezentace – rozhraní;

Aplikační komponenta – zodpovědná za provádění funkcí;

Komponenta pro přístup k datům (resource manager) – odpovídá za definování a správu dat;

1.Přístup ke smazaným datům

"-"nízký výkon

nízká rychlost

2. Server pro správu dat

“+” Část dat je přenášena

Funkce aplikace jsou sjednoceny

„-“ Nedostatek jasného rozlišení mezi komponentou prezentace a komponentou aplikace.

3. Komplexní server

"+"Vysoký výkon

Centralizovaná správa

Úspora zdrojů

4. Tenký klient

„+“Organizace různých aplikačních komponent pro různé úlohy bez překonfigurování serveru a klienta.

Otázka č. 16

"Základní informační technologie: technologie umělé inteligence."

Systém se nazývá inteligentní, pokud implementuje následující základní funkce:

Shromažďovat znalosti o světě obklopujícím systém, klasifikovat je a hodnotit z hlediska pragmatické užitečnosti a konzistence, iniciovat procesy pro získání
nové poznatky, korelovat nové poznatky s dříve uloženými znalostmi;

Doplňovat získané znalosti pomocí logického vyvozování, odrážejícího vzorce ve světě obklopujícím systém nebo ve znalostech jím dříve nashromážděných, získávat zobecněné znalosti založené na konkrétnějších znalostech a logicky plánovat své činnosti;

Komunikovat s člověkem v jazyce co nejblíže přirozenému lidskému jazyku a přijímat informace z kanálů podobných těm, které člověk používá při vnímání světa kolem sebe, být schopen formulovat pro sebe nebo na žádost osoby (uživatele ) vysvětlení svých vlastních činností, poskytování pomoci uživateli na úkor znalostí, které jsou uloženy v paměti, a těch logických prostředků uvažování, které jsou systému vlastní.

Znalostní báze – soubor prostředí, která uchovávají znalosti různých typů. Faktický základ– ukládá specifická data. Základ pravidla– elementární výrazy. Databáze procedur– aplikační programy, které provádějí transformace a výpočty. Databáze vzorů– informace související s charakteristikami prostředí, ve kterém systém funguje. Meta-znalostní základna – znalostní základnu o sobě. Databáze cílů– scénáře k dosažení cílů pocházejících od uživatele nebo samotného systému. Plánovací blok– plánování rozhodnutí.

Inteligentní systémy vyhledávání informací – interakce s problémově orientovanými databázemi v přirozeném jazyce.

Expertní systémy jsou výpočetní systém, který k řešení problémů využívá expertní znalosti a postupy logického vyvozování.

Výpočtové a logické systémy - umožňují řešit problémy řízení a návrhu podle jejich formulace a výchozích dat.

Hybridní systémy

Modely reprezentace znalostí:

Sémantické sítě – graf, vrcholy - pojmy, oblouky - vztahy mezi pojmy.

Otázka č. 17

"Informační technologie pro řízení organizací (podnikové informační technologie)."

Metody řízení a IT:

1. Zdroje - DBMS

2. Procesy - Workflow

3. Firemní znalosti (komunikace) - Intranet

1) MRP je metodika plánování materiálových zdrojů podniku, používaná ve spojení s MPS - metodikou pro objemové plánování. CRP je metodika plánování výrobních zdrojů (kapacit).

MRP2 je integrovaná metodika pro plánování a řízení všech výrobních zdrojů podniku MRP/CRP a pomocí MPS b FRP - plánování finančních zdrojů.

ERP – integrované plánování všech podnikových zdrojů podniku. Pro obchod, služby, finance.

CSRP – plánování zdrojů synchronizovaných spotřebou.

Protože výroba zahrnuje mnoho dodavatelů a odběratelů - nový koncept dodavatelských řetězců - zohledňující při analýze činnosti celého řetězce přeměny zboží ze surovin na hotový výrobek. Další rozvoj dodavatelských řetězců - virtuální podnikání - distribuovaný systém několika společností a pokrývající celý životní cyklus produktu nebo rozdělení jedné společnosti na několik virtuálních podniků.

3) Etranet - firemní komunikace. 3 úrovně implementace telekomunikačních technologií: hardware, software a informace. Od internetu se liší pouze informacemi. 3 úrovně tohoto aspektu: 1. Univerzální jazyk pro reprezentaci podnikových znalostí – nezávisí na předmětu. a definuje gramatiku a syntaxi. Grafický popis datových modelů. Cíle: sjednocení reprezentace znalostí, jednoznačná interpretace znalostí, rozdělení procesů zpracování znalostí do jednoduchých postupů. 2. Modely reprezentací – určují specifika činnosti organizace. Popište primární data. 3. Věcné znalosti – konkrétní obor. a jsou primárními údaji.

Architektura.

1. Centralizovaná architektura na sálových počítačích, kde se provádí ukládání a zpracování dat. „+“ jednoduchost administrace, ochrana informací.

2. Klient – server.

Server obsahuje data, nikoli informace.

Pro výměnu dat – uzavřený protokol

Na klientech jsou data interpretována a převedena na informace

Fragmenty aplikačních systémů jsou hostovány na klientech

„+“ nízké zatížení sítě, vysoká spolehlivost, flexibilní konfigurace úrovně uživatelských práv, podpora velkých polí.

„-“ obtížnost administrace (územní nejednotnost), nedostatečný stupeň ochrany informací před neoprávněným jednáním, uzavřený protokol (specifický pro daný IS).

Intranetová architektura je kombinací předchozích. Všechny informace a procesy jsou na centrálním počítači. Na pracovištích jsou nejjednodušší přístupová zařízení, která poskytují možnost řízení procesů v IS.

Usnadňují se „+“ informace na serveru, otevřený protokol, aplikační programy na serveru, centralizovaná správa serveru a práce.

Otázka č. 18

"Informační technologie v průmyslu a ekonomice"

Při navrhování systémů automatického řízení byla často opomíjena otázka kompatibility a standardizace, což znesnadňovalo zavádění moderních technologií a vedlo k vysokým nákladům na modernizaci. Rozšířily se podnikové informační systémy (CIS), založené na principech podnikových informačních technologií a moderních standardech.

Tvorba výkaznických ukazatelů (daňové služby, statistika, investoři atd.) získaných na základě standardního účetního a statistického výkaznictví;

Rozvoj strategických manažerských rozhodnutí pro rozvoj podnikání na základě vysoce agregovaných ukazatelů;

Vývoj taktických rozhodnutí zaměřených na operační řízení a rozhodovaných na základě soukromých, vysoce detailních ukazatelů, odrážejících různé aspekty místních charakteristik fungování struktury.

Hlavní potíže v diagnostice:

Průzkum, systémová analýza a posouzení stávající struktury řízení a technologií

Vývoj nových možností pro organizační struktury a technologie řízení založené na IT

Vypracování předpisů pro reorganizaci managementu, plán implementace, předpisy pro tok řídicích dokumentů.

CIS: - replikovatelné - nevyžaduje úpravu pro malé podniky.

Zakázková - nespolehlivá, výroba s velmi vysokou specifičností

Semi-custom – flexibilní, velké podniky

Principy APCS:

Kompatibilita softwaru a hardwaru od různých výrobců

Komplexní testování a ladění celého systému na stánku integrátora na základě specifikace zákazníka. Technické jazyky žebříkových diagramů.

Nižší úrovní automatizovaného systému řízení procesů jsou kontroléry, které zajišťují primární zpracování informací. Nejvyšší úrovní jsou výkonné počítače, které plní funkce databázových serverů a pracovních stanic, které zajišťují ukládání, analýzu, zpracování a interakci s operátorem. Software – SCADA.

Koncepty otevřených systémů OMAC

Otevřená architektura zajišťující integraci hardwaru a softwaru

Modulární architektura

Škálovatelnost, změny konfigurace pro konkrétní úlohy

Hospodárný

Snadná údržba architektury

Otázka č. 19

"Informační technologie ve vzdělávání"

V procesu informatizace školství je nutné vyzdvihnout tyto aspekty:

Metodické. Hlavním problémem je zde rozvoj základních principů vzdělávacího procesu, které odpovídají moderní úrovni informačních technologií.

Hospodářský. Ekonomickým základem informační společnosti jsou odvětví informačního průmyslu. Probíhá intenzivní proces formování světové „informační ekonomiky“, který spočívá v globalizaci trhů informací, informačních technologií a telekomunikací.

Technický. V současné době bylo vytvořeno a implementováno poměrně velké množství softwarových a technických vývojů, které implementují jednotlivé IT. Ale zároveň se používají různé metodické přístupy a nekompatibilní technické a softwarové nástroje, což ztěžuje replikaci.

Technologický. Technologickým základem informační společnosti jsou telekomunikace a informační technologie, které se staly lídry technologického pokroku, generují ekonomický růst, vytvářejí podmínky pro volný oběh velkého množství informací a znalostí ve společnosti; vést k významným socioekonomickým transformacím a v konečném důsledku k formování informační společnosti.

Metodologické hledisko. Hlavní výhody moderních informačních technologií (viditelnost, možnost využívat kombinované formy prezentace informací - data, stereo zvuk, grafické obrázky, animace, zpracování a ukládání velkých objemů informací, přístup ke globálním informačním zdrojům) by se měly stát základem pro podpora vzdělávacího procesu.

Hlavní faktory ovlivňující efektivitu využívání informačních zdrojů ve vzdělávacím procesu:

1. Informační přetížení je realitou. Přemíra dat způsobuje pokles kvality myšlení zejména u vzdělaných členů moderní společnosti;

2. Zavádění moderních informačních technologií je vhodné, pokud to umožní vytvořit další příležitosti v následujících oblastech:

Přístup k velkému množství vzdělávacích informací;

Obrazná vizuální forma prezentace studovaného materiálu;

Podpora metod aktivního učení;

Možnost vnořené modulární prezentace informací.

3. Splnění následujících didaktických požadavků:

Vhodnost prezentace vzdělávacího materiálu;

Dostatek, přehlednost, úplnost, modernost a struktura vzdělávacího materiálu;

Vícevrstvá prezentace vzdělávacího materiálu podle úrovně složitosti;

Včasnost a úplnost kontrolních otázek a testů;

Logování akcí během práce;

Interaktivita, schopnost vybrat si způsob práce se vzdělávacím materiálem;

Přítomnost základní, invariantní a variabilní části v každém předmětu, kterou lze upravit.

4. Počítačová podpora pro každý studovaný předmět a tento proces nelze nahradit studiem jednoho kurzu informatiky.

Otázka č. 20

"Informační technologie pro počítačově podporované navrhování."

Tvorba CAD produktů probíhá v následujících oblastech:

Univerzální grafický balíček pro plošné kreslení, objemové modelování a fotorealistickou vizualizaci;

Otevřené grafické prostředí pro tvorbu aplikací

Grafický editor a grafické prostředí aplikace

Otevřené designové prostředí;

CAD pro neprofesionály (domácí použití)

Nejúplnější možnosti CAD produktu na úrovni univerzálního grafického balíku lze vidět na příkladu AutoCADu 2000. Vlastnosti:

Schopnost pracovat s více výkresovými soubory v jedné relaci bez ztráty výkonu;

Kontextové vyskakovací menu obsahující skupinu operací s vyrovnávací pamětí

Dostupnost modelovacích nástrojů, které umožňují upravovat objemové objekty na úrovni hran a ploch;

Schopnost přístupu k vlastnostem objektu;

Schopnost vybírat, seskupovat a filtrovat objekty podle typů a vlastností;

Dostupnost technologie pro vytváření a úpravu bloků;

Schopnost vkládat hypertextové odkazy do výkresu;

Zahrnutí nového rozhraní technologie drag-and-drop pro práci s bloky, externími odkazy, soubory obrázků a výkresů;

Ovládejte tloušťku (hmotnost) čar přímo s reprodukcí na obrazovce;

Schopnost pracovat s vrstvami bez tisku;

Vizuální práce s velikostmi a rozměrovými styly;

Dostupnost ovládacích prvků pro pohledy a souřadnicové systémy;

Dostupnost několika režimů vizualizace od drátěného rámu po malbu;

Dostupnost prostředků pro zajištění přesnosti zadávání při vytváření a úpravách;

Možnost rozložení výkresů a tisku; práce s externími databázemi;

Nejslibnější v oblasti automatizovaného testování je použití otevřených prostředí, jejichž hlavní hodnotou je automatizace procesu návrhu: výběr struktury objektu návrhu; potřebné výpočty včetně geometrických atd. Příkladem implementace tohoto přístupu je technologie SPRUT, implementovaná ve formě grafického shellu s proměnlivou orientací na problém DiaCad.

Však DiaCad je pouze nedílnou součástí technologie SPRUT a používá se v případech, kdy je možné formalizovat proces návrhu v daném předmětovém prostředí. Tam, kde to není možné, se používají interaktivní kreslicí nástroje, stejně jako ve známých nástrojích pro úpravu grafiky.

Otázka č. 21

„Systematický přístup k budování informačních systémů“

Přístupy k návrhu IC:

Kaskáda

Spirála – nepřetržitý vývoj IP

Systém

Systém je soubor objektů, jejichž vlastnosti jsou určeny vztahem mezi objekty. Každý objekt je jako systém. Funkce objektu jsou určeny jeho vnitřní strukturou. Funkce systému se projevují v procesu jeho interakce s vnějším prostředím. Technické systémy jsou vytvářeny pro konkrétní účel. Cíl je subjektivní vzhledem k vývojáři, ale vychází z objektivních potřeb firmy. IT jako systém. Vznik problému dává vzniknout budoucímu systému.

Systém je konečný soubor funkčních prvků a vztahů mezi nimi, které jsou v souladu se stanoveným cílem v určitém časovém intervalu pro jeho realizaci izolovány od okolí.

Systémový přístup je implementován studiem funkce nebo struktury systému.

Strukturální přístup – struktura odráží vztahy mezi prvky systému s přihlédnutím k jejich interakci v prostoru a čase. Slouží ke studiu stávajícího systému.

Funkční přístup - zobrazuje funkce systému, implementované v souladu s cílem, který je pro něj stanoven.

Struktura systému je popsána v:

Koncepční úroveň – umožňuje kvalitativně určit hlavní subsystémy, prvky a vazby mezi nimi.

Logická rovina – vytvoření modelu, který popisuje strukturu jednotlivých subsystémů a interakci mezi nimi.

Fyzická vrstva – implementace struktury na známém hardwaru a softwaru.

Principy systémového přístupu:

1. Přítomnost formulovaného jediného cíle pro IT v rámci vyvíjeného systému.

2. Koordinace IT vstupů a výstupů s okolím

3. Typizace IT struktur

4. standardizace a propojení IT nástrojů

5. Otevřenost IT jako systému

Základní principy a vzory navrhování určuje systémové inženýrství.

Systémové inženýrství je obor kybernetiky, který studuje problematiku plánování, návrhu, konstrukce a chování komplexních informačních systémů, jejichž základem jsou počítače.

Design lze chápat jako cyklus, jehož každá iterace je podrobnější a méně obecná.

Analýza->Syntéza->Vyhodnocení->Analýza...

Vlastnosti designu:

Divergence je rozšíření hranic projektové situace s cílem poskytnout větší prostor pro hledání řešení.

Transformace – fáze vytváření principů a konceptů

Konvergence – pokrývá tradiční design (programování, ladění, detaily)

Otázka č. 22

"Analýza a tvorba konceptuálního modelu předmětné oblasti."

Všechny informace popisující konkrétní předmětovou oblast musí být určitým způsobem abstrahovány a formalizovány.

Hlavní směry formalizace informací o předmětné oblasti jsou:

Klasifikační teorie založená na taxonomickém a meronomickém popisu informací. Taxonomický popis je založen na ideologii množin a meronomický popis se provádí prostřednictvím přísně formalizované definice tříd;

Teorie měření, která nabízí základ pro kvalitativní a kvantitativní měření prostřednictvím klasifikace a ordinálních škál;

Sémiotika, která studuje znakové systémy z hlediska syntaktiky, sémantiky a pragmatiky.

Předmětná oblast- reálný svět, který by se měl odrážet v informační základně.

Fakta- výsledek sledování stavu předmětného území.

Data- typ informace vyznačující se vysokým stupněm formátování, na rozdíl od volnějších struktur charakteristických pro řeč, text a vizuální informace

Informační základna(databáze) - soubor dat určený pro společné použití.

Znalost- výsledek teoretické a praktické činnosti osoby, který odráží nahromadění předchozích zkušeností A vyznačující se vysokým stupněm strukturování.

Znalosti lze rozdělit do tří hlavních složek:

Deklarativní, představující obecný popis předmětu, který neumožňuje jeho použití bez předchozího strukturování v konkrétní předmětné oblasti;

Konceptuální (systémové) znalosti, obsahující kromě první části vztahy mezi pojmy a vlastnosti pojmů;

Procedurální (algoritmické) znalosti, které vám umožní získat algoritmus řešení.

Položka- jakákoliv hmotná věc, předmět poznání.

Vlastnictví- to, co je předmětům vlastní, co je odlišuje od jiných předmětů nebo je činí podobnými jiným předmětům. Vlastnosti se projevují v procesu interakce objektů.

Znamení- vše, v čem jsou si předměty, jevy podobné nebo v čem se od sebe liší; indikátor, strana předmětu nebo jevu, pomocí které lze rozpoznat, definovat nebo popsat předmět nebo jev.

Atribut- integrální, podstatná, nezbytná vlastnost, znak předmětu nebo jevu, bez kterých nemohou existovat.

Současný stav informačních technologií tedy vyžaduje přechod od informačního popisu předmětné oblasti k prezentaci na úrovni dat, prováděné na základě dekompozice, abstrakce a agregace.

Rozklad- jedná se o rozdělení systému (programu, úlohy) na komponenty, jejichž kombinace umožňuje řešit daný problém.

Abstrakce umožňuje správně vybrat potřebné komponenty pro rozklad.

Agregace- proces spojování objektů do určité skupiny, ne nutně za účelem klasifikace. Agregace se provádí za určitým účelem.

Je třeba říci, že většina GIS vzorků, které přicházejí do Ruska, jsou ty, které jsou zaměřeny buď na práci převážně s mapami malého měřítka (například M1:1000000 - M1:50000), nebo na obchodní analýzu geograficky distribuovaných informací a pro zobrazování map v takových systémech Cílem není splnit všechny potřebné standardy pro prezentaci kartografických informací.

Na špici geoinformatiky – v oblasti práce s velmi bohatými a těžkopádnými velkoplošnými (M1: 2000 nebo M1: 500) mapami měst se takové západní GIS příliš nehodí. Jiné GIS, které jsou navrženy tak, aby simulovaly složité dynamické procesy probíhající v městských oblastech nebo fyzické procesy v inženýrských komunikacích, stojí mnoho tisíc dolarů na každé pracoviště, a proto jsou vyhlídky na jejich prodej v Rusku během krize velmi špatné. Do naší země se prakticky nedováží. Prodávané produkty většinou nejsou nejrozvinutějšími produkty, které jsou na úrovni města obtížně aplikovatelné do té míry, jak to většina městských služeb potřebuje.

Zde jsou některé GIS, které by vás mohly zajímat.

GIS jako ArcInfo a ArcView GIS se ukázaly jako nejúčinnější pro práci s „přírodními“ mapami malého měřítka (geologie, zemědělství, navigace, ekologie atd.). Oba systémy byly vyvinuty americkou společností ESRI (www.esri.com., www.dataplus.ru.) a jsou ve světě velmi rozšířené.

Mezi relativně jednoduché západní GIS, které začaly svůj rodokmen rozborem území v rozsahu nezbytném pro podnikání a relativně jednoduché aplikace, můžeme jmenovat systém MapInfo, který je také ve světě velmi rozšířen. Tento systém se vyvíjí velmi rychle a dnes může konkurovat nejrozvinutějším GIS.

Intergraph Corporation (www.intergraph.com) dodává MGE GIS, který je založen na systému MicroStation podobném AutoCADu, který zase vyrábí Bently. Systém MGE je celá rodina různých softwarových produktů, které pomáhají řešit širokou škálu problémů existujících v oblasti geoinformatiky.

Všechny tyto produkty mají také internetové GIS servery, které umožňují publikovat digitální mapy na internetu. Pravda, musíme hovořit pouze o divácích, jelikož dnes není možné zajistit editaci topologických map ze vzdáleného internetového klienta z důvodu nedostatečného rozvoje jak GIS, tak internetových technologií.

Právě nedávno vstoupil Microsoft na trh GIS, čímž potvrdil, že GIS se v blízké budoucnosti stane systémem, který by měl mít na svém počítači každý více či méně sebevědomý uživatel, stejně jako má dnes Excel nebo Word. Microsoft vydal produkt MapPoint (Microsoft MapPoint 2000 Business Mapping Software), který byl součástí Office 2000. Tato komponenta kancelářského produktu bude zaměřena především na obchodní plánování a analýzu.

Domácí gis

Opakováním konceptu ArcInfo, který je však z hlediska funkční úplnosti mnohem horší než druhý, je domácí systém GeoDraw, vyvinutý v Ústředním geologickém ústavu IGRAN (Moskva). Jeho možnosti jsou dnes omezeny především na mapy malého měřítka. Mnohem „silněji“ zde z našeho pohledu vypadá „starší“ tuzemské geoinformatiky, GIS Sinteks ABRIS. Ten má dobře prezentované funkce pro analýzu prostorových informací.

V geologii má silné postavení GIS PARK (Laneko, Moskva), který také implementuje unikátní metody pro modelování relevantních procesů.

Za „nejpokročilejší“ v oblasti prezentace a údržby rozsáhlých bohatých map měst a obecných plánů velkých podniků lze považovat dva domácí systémy: GeoCosm (GEOID, Gelendzhik) a „InGeo“ (CSR Integro, Ufa, www. .integro.ru). Tyto systémy patří k nejmladším, a proto byly vyvinuty okamžitě s využitím nejmodernějších technologií. A systém InGeo nevyvíjeli ani tak geodeti, ale specialisté, kteří se považují za profesionály v oblasti simulačního modelování a katastrálních systémů.

Obecně v Rusku téměř každá organizace vytváří svůj vlastní GIS. Jak jsme však chtěli v tomto článku ukázat, tento proces je velmi obtížný a pravděpodobnost jeho neúspěšného dokončení je nesrovnatelně vyšší než pravděpodobnost bezproblémové implementace, nemluvě o možnosti uvedení komerčního produktu na trh. která umožňuje odcizení

Geoinformační technologie lze definovat jako soubor softwarových, technologických a metodických prostředků k získávání nových typů informací o okolním světě. Jsou navrženy tak, aby zlepšily efektivitu: procesů řízení, ukládání a prezentace informací, zpracování a podpory rozhodování. Ta spočívá v zavádění geografických informačních technologií do vědy, výroby, vzdělávání a praktické aplikace získaných informací o okolní realitě.

Geoinformační technologie jsou nové informační technologie zaměřené na dosahování různých cílů, včetně informatizace procesů výroby a řízení. Charakteristickým rysem geografických informačních systémů (dále jen GIS) je, že jako informační systémy jsou výsledkem evoluce těchto systémů a obsahují tedy základy konstrukce a fungování informačních systémů. GIS jako systém obsahuje mnoho vzájemně propojených prvků, z nichž každý je přímo nebo nepřímo propojen s každým dalším prvkem, a žádné dvě podmnožiny této množiny nemohou být nezávislé, aniž by narušily integritu a jednotu systému.

Dalším znakem GIS je, že se jedná o integrovaný informační systém. Integrované systémy jsou postaveny na principech integrace technologií různých systémů. Často se používají v tolika různých oblastech, že jejich název často nedefinuje všechny jejich možnosti a funkce. Z tohoto důvodu by GIS neměl být spojován pouze s řešením problémů geodézie nebo geografie. „Geo“ ve jménu geografických informačních systémů a technologií definuje předmět výzkumu, nikoli předmět použití těchto systémů.

Integrací GIS s jinými informačními systémy vzniká jejich mnohorozměrnost. GIS se zabývá komplexním zpracováním informací od sběru dat po jejich ukládání, aktualizaci a prezentaci, proto je třeba na GIS nahlížet z různých hledisek.

Jak řídicí systémy GIS jsou navrženy tak, aby podporovaly rozhodovací procesy pro optimální správu území a zdrojů, správu měst, dopravu a maloobchod a využití oceánů nebo jiných prostorových prvků. Na rozdíl od informačních systémů se v GIS objevuje mnoho nových technologií pro analýzu prostorových dat v kombinaci s technologiemi elektronické kanceláře a optimalizací řešení na tomto základě. Z tohoto důvodu je GIS efektivní metodou pro transformaci a syntézu různých dat pro úkoly správy.

Jak geosystémy GIS integruje technologie pro sběr informací z takových systémů, jako jsou: geografické informační systémy, kartografické informační systémy, automatizované mapovací systémy, automatizované fotogrammetrické systémy, pozemkové informační systémy, automatizované katastrální systémy atd.

Jak databázové systémy GIS se vyznačuje širokou škálou dat shromážděných pomocí různých metod a technologií. Je třeba zdůraznit, že kombinují možnosti textových a grafických databází.

Jak modelovací systémy GIS využívá maximální množství modelovacích metod a procesů používaných v jiných informačních systémech a především v CAD.

Jak systémy pro získání konstrukčních řešení GIS ve velké míře využívá koncepce a metody počítačově podporovaného navrhování a řeší řadu speciálních konstrukčních problémů, které se v typickém počítačově podporovaném navrhování nevyskytují.

Jak informační prezentační systémy GIS je vývoj automatizovaných dokumentačních systémů využívajících moderní multimediální technologie. Mají obchodní grafiku a nástroje statistické analýzy a navíc nástroje pro tematické mapování. Právě účinnost druhého jmenovaného poskytuje různorodé řešení problémů v různých odvětvích při využití datové integrace založené na kartografických informacích.

Jak aplikační systémy GIS nemá v šíři obdoby, protože se používá v dopravě, navigaci, geologii, geografii, vojenských záležitostech, topografii, ekonomii, ekologii atd.

Jak systémy pro masové použití GIS umožňují využití kartografických informací na úrovni obchodní grafiky, což je zpřístupňuje jakémukoli školákovi či obchodníkovi, nejen odbornému geografovi. Proto mnoho rozhodnutí na základě GIS technologií nespočívá ve vytváření map, ale pouze pomocí kartografických dat.

Organizace dat v GIS. Tematická data jsou v GIS ukládána ve formě tabulek, takže odpadají problémy s jejich ukládáním a organizováním v databázích. Největší problémy představují ukládání a vizualizace grafických dat.

Hlavní třídou GIS dat jsou souřadnicová data, která obsahují geometrické informace a odrážejí prostorový aspekt. Hlavní typy souřadnicových dat: bod (uzly, vrcholy), čára (otevřená), vrstevnice (uzavřená čára), polygon (plocha, oblast). V praxi se ke konstrukci skutečných objektů používá větší množství dat (například visící uzel, pseudouzel, normální uzel, kryt, vrstva atd.). Na Obr. Obrázek 3.1 ukazuje hlavní uvažované prvky souřadnicových dat.

Uvažované datové typy mají větší počet různorodých spojení, které lze rozdělit do tří skupin:

vztahy pro konstrukci složitých objektů z jednoduchých prvků;
vztahy vypočítané ze souřadnic objektu;
vztahy definované pomocí speciálního popisu a sémantiky při zadávání dat.

Obecně platí, že prostorové (souřadnicové) datové modely mohou mít vektorovou nebo rastrovou (celulární) reprezentaci a mohou nebo nemusí obsahovat topologické charakteristiky. Tento přístup umožňuje klasifikovat modely do tří typů: rastrový model; vektorový netopologický model; vektorový topologický model. Všechny tyto modely jsou vzájemně transformovatelné. Při získávání každého z nich je však nutné vzít v úvahu jejich vlastnosti. V GIS forma reprezentace souřadnicových dat odpovídá dvěma hlavním podtřídám modelů: vektor a rastr (celulární nebo mozaika). Je možná třída modelů, která obsahuje charakteristiky vektorů i mozaik. Jsou tzv hybridní modely.

Rýže. 3.1.

Grafické znázornění situace na obrazovce počítače zahrnuje zobrazení různých grafických obrázků na obrazovce. Vygenerovaný grafický obraz na obrazovce počítače se skládá z pohledu prostředí úložiště ze dvou odlišných částí - grafického „podkladu“ neboli grafického pozadí a dalších grafických objektů. Ve vztahu k těmto dalším grafickým obrázkům je „obrázek substrátu“ „plocha“ neboli prostorový dvourozměrný obrázek. Hlavním problémem při implementaci geoinformačních aplikací je obtížnost formalizace konkrétní oblasti a jejího zobrazení na elektronické mapě.

Geografické informační technologie jsou tedy určeny k širokému zavedení metod a prostředků interakce informací nad časoprostorovými daty do praxe, prezentovaných v podobě systému elektronických map, a věcně orientovaných prostředí pro zpracování heterogenních informací pro různé kategorie uživatelů.

Pojďme se blíže podívat na hlavní grafické modely.

Vektorové modelyširoce používané v GIS. Jsou postaveny na vektorech, které zabírají část prostoru, na rozdíl od rastrových modelů, které zabírají celý prostor. To určuje jejich hlavní výhodu – požadavek na řádově menší paměť pro ukládání a méně času stráveného zpracováním a prezentací a hlavně – vyšší přesnost polohování a prezentace dat. Při konstrukci vektorových modelů se objekty vytvářejí spojením bodů přímými čarami, kruhovými oblouky a křivkami. Plošné objekty - plochy jsou specifikovány sadami čar.

Vektorové modely se používají především v dopravních, utilitních a marketingových GIS aplikacích. Systémy GIS, které pracují primárně s vektorovými modely, se nazývají vektorové GIS. V reálném GIS se nezabývají abstraktními liniemi a body, ale objekty obsahujícími linie a plochy, které zaujímají prostorové umístění, a také komplexními vztahy mezi nimi. Proto kompletní vektorový datový model GIS zobrazuje prostorová data jako soubor následujících hlavních částí: geometrické (metrické) objekty (body, čáry a polygony); atributy - vlastnosti spojené s objekty; spojení mezi objekty. Vektorové modely (objektů) využívají jako elementární model posloupnost souřadnic tvořících úsečku. Čára je hranice, segment, řetězec nebo oblouk. Hlavní typy souřadnicových dat ve třídě vektorového modelu jsou definovány prostřednictvím elementu základní čáry následovně. Bod je definován jako degenerovaná úsečka nulové délky, úsečka je definována jako úsečka konečné délky a oblast je reprezentována jako sekvence vzájemně propojených segmentů. Každý úsek čáry může být hranicí dvou oblastí nebo dvou průsečíků (uzlů). Segment společné hranice mezi dvěma průsečíky (uzly) má různé názvy, které jsou v doméně GIS synonyma. Teoretici grafů dávají přednost termínu „hrana“ před slovem „čára“ a k označení průsečíku používají výraz „vrchol“. Americký národní standard oficiálně schválil termín „řetěz“. Na některých systémech ( Arclnfo, GeoDraw) se používá výraz „oblouk“. Na rozdíl od běžných vektorů v geometrii mají oblouky své vlastní atributy. Atributy oblouku představují polygony na obou jejich stranách. Ve vztahu k sekvenčnímu kódování oblouku se tyto polygony nazývají levý a pravý. Koncept oblouku (řetězec, hrana) je základem vektorového GIS.

Vektorové modely se získávají různými způsoby. Jednou z nejčastějších je vektorizace naskenovaných (rastrových) obrázků.

Vektorizace- postup pro vyjmutí vektorových objektů z rastrového obrázku a jejich získání ve vektorovém formátu. Vektorizace vyžaduje vysokou kvalitu (výrazné linie a kontury) rastrových obrázků. Pro zajištění požadované čistoty čar je někdy nutné zlepšit kvalitu obrazu.

Během vektorizace jsou možné chyby, jejichž oprava se provádí ve dvou fázích:

1) úprava rastrového obrázku před jeho vektorizací;
2) korekce vektorových objektů.

Vektorové modely používají diskrétní datové sady k reprezentaci spojitých objektů nebo jevů. Proto můžeme mluvit o vektorové diskretizaci. Vektorová reprezentace zároveň umožňuje pro některé oblasti odrážet větší prostorovou variabilitu než pro jiné oproti rastrové reprezentaci, což je způsobeno jasnějším zobrazením hranic a jejich menší závislostí na původním obrázku (obrazu) než u rastrový displej. To je typické pro sociální, ekonomické a demografické jevy, jejichž variabilita je v některých oblastech intenzivnější.

Některé objekty jsou z definice vektorové, například hranice odpovídajícího pozemku, hranice okresů atd. Proto se vektorové modely obvykle používají ke sběru dat souřadnicové geometrie (topografických záznamů), administrativních hraničních dat atd.

Vlastnosti vektorových modelů: ve vektorových formátech je datová sada definována databázovými objekty. Vektorový model může organizovat prostor v libovolném pořadí a poskytuje „náhodný přístup“ k datům. Usnadňuje provádění operací s lineárními a bodovými objekty, například síťovou analýzu - vytváření dopravních cest podél silniční sítě, nahrazování symbolů. V rastrových formátech musí bodový objekt zabírat celou buňku. To vytváří řadu obtíží souvisejících se vztahem mezi velikostí rastru a velikostí objektu.

Pokud jde o přesnost vektorových dat, zde lze hovořit o výhodě vektorových modelů oproti rastrovým, neboť vektorová data lze kódovat s jakoukoli myslitelnou mírou přesnosti, která je omezena pouze možnostmi metody vnitřní reprezentace souřadnic. Typicky se k reprezentaci vektorových dat používá 8 nebo 16 desetinných míst (s jednoduchou nebo dvojitou přesností). Pouze některé třídy dat získaných v procesu měření odpovídají přesnosti vektorových dat: jedná se o data získaná přesným měřením (souřadnicová geometrie); mapy malých oblastí vypracované topografickými souřadnicemi a politickými hranicemi určenými přesným vyměřováním.

Ne všechny přírodní jevy mají charakteristické jasné hranice, které lze znázornit jako matematicky definované čáry. Je to dáno dynamikou jevů nebo metodami sběru prostorových informací. Půdy, vegetační typy, svahy, přírodní stanoviště – všechny tyto objekty nemají jasné hranice. Čáry na mapě jsou typicky 0,4 mm silné a často se předpokládá, že odrážejí nejistotu polohy objektu. V rastrovém systému je tato nejistota dána velikostí buňky. Proto je třeba mít na paměti, že v GIS je skutečná představa o přesnosti dána velikostí rastrové buňky a nejistotou polohy vektorového objektu, nikoli přesností souřadnic. Pro analýzu spojů ve vektorových modelech je nutné zvážit jejich topologické vlastnosti, tzn. zvažte topologické modely, které jsou typem modelů vektorových dat.

V rastrové modely diskretizace se provádí nejjednodušším způsobem - celý objekt (zkoumané území) je zmapován do prostorových buněk, které tvoří pravidelnou síť. Každá buňka rastrového modelu odpovídá ploše, která je stejně velká, ale má odlišné vlastnosti (barva, hustota). Modelová buňka je charakterizována jednou hodnotou, která je průměrnou charakteristikou plochy povrchu. Tento postup se nazývá pixelace. Rastrové modely se dělí na pravidelné, nepravidelné A vnořený(rekurzivní nebo hierarchické) obklady. Existují tři typy plochých pravidelných mozaik: čtverec (obr. 3.2), trojúhelník a šestiúhelník (obr. 3.3).

Rýže. 3.2.

Rýže. 3.3.

Čtvercový tvar je vhodný pro zpracování velkého množství informací, trojúhelníkový tvar je vhodný pro vytváření kulových ploch. Trojúhelníkové sítě nepravidelného tvaru se používají jako nepravidelné mozaiky ( Triangulovaná nepravidelná síť - CÍN) a Thiessenových polygonů (obr. 3.4). Jsou vhodné pro vytváření digitálních modelů terénních značek na základě dané sady bodů.

Vektorový model tedy obsahuje informace o umístění objektu a rastrový model obsahuje informace o tom, co se nachází v konkrétním bodě objektu. Vektorové modely jsou klasifikovány jako binární nebo kvazibinární.

Rýže. 3.4.

Pokud vektorový model poskytuje informace o tom, kde se nachází ten či onen objekt, pak rastrový model poskytuje informace o tom, co se nachází v konkrétním bodě území. To určuje hlavní účel rastrových modelů - souvislé zobrazení povrchu. V rastrových modelech se jako atomový model používá dvourozměrný prvek prostoru - pixel (buňka). Uspořádaná sada atomických modelů tvoří rastr, který je zase modelem mapy nebo geoobjektu. Vektorové modely jsou klasifikovány jako binární nebo kvazibinární. Rastr umožňuje zobrazit polotóny a barevné odstíny. Každý rastrový prvek nebo buňka by měl mít obvykle pouze jednu hodnotu hustoty nebo barvy. To nemusí platit ve všech případech. Například, když hranice dvou typů pokrytí může procházet středem rastrového prvku, prvek dostane hodnotu, která představuje většinu buňky nebo její středový bod.

Řada systémů umožňuje mít více hodnot pro jeden rastrový prvek. Pro rastrové modely existuje řada charakteristik: rozlišení, hodnota, orientace, zóny, poloha.

Povolení- minimální lineární velikost nejmenší plochy zobrazeného prostoru (povrchu), zobrazená jedním pixelem. Pixely jsou obvykle obdélníky nebo čtverce, méně často se používají trojúhelníky a šestiúhelníky. Rastr s menší velikostí buněk má vyšší rozlišení. Vysoké rozlišení znamená množství detailů, mnoho buněk a minimální velikost buněk.

Význam- prvek informace uložený v rastrovém prvku (pixelu). Vzhledem k tomu, že se při zpracování používají typizovaná data, tzn. potřeba definovat typy hodnot rastrového modelu. Typ hodnot v rastrových buňkách je určen jak skutečným jevem, tak vlastnostmi GIS. Zejména různé systémy mohou používat různé třídy hodnot: celá čísla, reálné (desítkové) hodnoty, doslovné hodnoty. Celá čísla mohou sloužit jako specifikace absorbance nebo jako kódy označující pozici v doprovodné tabulce nebo legendě. Například je možná následující legenda uvádějící název třídy půdy: O - prázdná třída, 1 - hlinitá, 2 - písčitá, 3 - štěrková atd.

Orientace- úhel mezi směrem na sever a polohou sloupců rastru.

Zóna rastrový model obsahuje sousední buňky, které mají stejnou hodnotu. Zónou mohou být jednotlivé objekty, přírodní jevy, oblasti půdních typů, hydrografické prvky atd. Pro označení všech zón se stejnou hodnotou se používá koncept „třídy zóny“. Přirozeně ne všechny vrstvy obrazu mohou obsahovat zóny. Hlavními charakteristikami zóny jsou její význam a poloha.

Nárazníková zóna- zóna, jejíž hranice jsou umístěny ve známé vzdálenosti od jakéhokoli objektu na mapě. Kolem vybraných objektů lze na základě tabulek sdružených charakteristik vytvořit nárazníkové zóny různých šířek.

Pozice obvykle určeno uspořádanou dvojicí souřadnic (číslo řádku a číslo sloupce), které jednoznačně definují polohu každého prvku zobrazovacího prostoru v rastru. Při porovnání vektorových a rastrových modelů si všimneme výhodnosti vektorových modelů pro organizaci a práci se vztahy objektů. Pomocí jednoduchých technik, jako je zahrnutí vztahů do atributových tabulek, je však možné uspořádat vztahy v rastrových systémech.

U otázek je potřeba se pozastavit přesnost zobrazení v rastrových modelech. U rastrových formátů ve většině případů není jasné, zda se souřadnice vztahují ke středu pixelu nebo k některému z jeho rohů. Proto je přesnost vazby rastrových prvků definována jako 1/2 šířky a výšky buňky.

Rastrové modely mají následující výhody:

rastr nevyžaduje předchozí seznámení s jevy, data jsou sbírána z rovnoměrně rozložené sítě bodů, což umožňuje následně získat objektivní charakteristiky studovaných objektů na základě metod statistického zpracování. Díky tomu lze rastrové modely využít ke studiu nových jevů, o kterých se nenashromáždil žádný materiál. Pro svou jednoduchost je tato metoda nejrozšířenější;
rastrová data se snáze zpracovávají pomocí paralelních algoritmů a poskytují tak vyšší výkon ve srovnání s vektorovými daty;
některé úlohy, jako je vytvoření nárazníkové zóny, je mnohem jednodušší řešit v rastrové formě;
mnoho rastrových modelů umožňuje zadávat vektorová data, zatímco opačný postup je u vektorových modelů velmi obtížný;
Rasterizační procesy jsou algoritmicky mnohem jednodušší než vektorizační procesy, které často vyžadují expertní rozhodnutí.

Digitální mapu lze organizovat do více vrstev (překryvné nebo podkladové mapy). Vrstvy v GIS představují soubor digitálních kartografických modelů vybudovaných na základě kombinování (typování) prostorových objektů, které mají společné funkční charakteristiky. Sada vrstev tvoří integrovaný základ grafické části GIS. Příklad integrovaných vrstev GIS je na Obr. 3.5.

Rýže. 3.5.

Důležitým bodem při navrhování GIS je rozměr modelu. Používají se dvourozměrné (2D) a trojrozměrné (3D) modely souřadnic. Dvourozměrné modely se používají při konstrukci map a trojrozměrné při modelování geologických procesů, projektování inženýrských staveb (přehrady, nádrže, lomy atd.), modelování proudění plynů a kapalin.

Existují dva typy 3D modelů:

1) pseudo-trojrozměrný, když je třetí souřadnice pevná;
2) skutečné trojrozměrné zobrazení.

Většina moderních GIS provádí komplexní zpracování informací:

sběr primárních dat;
shromažďování a ukládání informací;
různé typy modelování (sémantické, simulační, geometrické, heuristické);
počítačově podporovaný design;
dokumentační podpora.

Mnoho problémů vznikajících v životě vedlo k vytvoření různých GIS, které mohou klasifikován podle následujících kritérií:

1) podle funkčnost:
- plnohodnotný GIS pro všeobecné použití,
- specializované GIS jsou zaměřeny na řešení konkrétního problému v určité tematické oblasti,
- informační a referenční systémy pro domácí a informační a referenční použití.

Zjišťuje se také funkčnost GIS architektonický princip jejich konstrukce:

uzavřené systémy – nemají možnosti rozšíření, jsou schopny vykonávat pouze sadu funkcí, které jsou jasně definovány v době nákupu,
otevřené systémy se vyznačují snadnou adaptací a možnostmi rozšíření, protože je může dokončit sám uživatel pomocí speciálního zařízení (vestavěné programovací jazyky);
2) prostorový (územní) krytí:
- globální (planetární),
- národní,
- regionální,
- místní (včetně obecních);
3) problémově-tematickou orientaci:
- obecně zeměpisné,
- environmentální a environmentální management,
- průmysl (vodní zdroje, lesnictví, geologický, cestovní ruch atd.);
4) způsob, jak organizovat geografická data:
- vektor,
- rastr,
- vektorový rastrový GIS.

Jak zdroje dat pro tvorbu GIS se používají:

kartografických materiálů(místopisné a obecně zeměpisné mapy, mapy administrativně-územního členění, katastrální plány atd.). Informace získané z map jsou georeferencované, takže je vhodné je použít jako základní GIS vrstvu. Nejsou-li pro studovanou oblast k dispozici digitální mapy, pak jsou grafické originály map převedeny do digitální podoby;
data dálkového průzkumu Země(dále jen data dálkového průzkumu Země) se stále častěji používají k vytváření databází GIS. Data dálkového průzkumu Země zahrnují především materiály získané z kosmických nosičů. Pro dálkový průzkum se používají různé technologie pro získávání snímků a jejich přenos na Zemi, nosiče zobrazovacích zařízení (kosmické lodě a satelity) jsou umístěny na různých drahách a vybaveny různými zařízeními. Díky tomu jsou získávány snímky, které se liší různou úrovní viditelnosti a detailů při zobrazování objektů přírodního prostředí v různých spektrálních rozsazích (viditelné a blízké infračervené, tepelné infračervené a rádiové rozsahy). To vše určuje širokou škálu environmentálních problémů, které lze řešit pomocí dálkového průzkumu Země. Mezi metody dálkového průzkumu patří letecké a pozemní průzkumy a další bezkontaktní metody, jako jsou hydroakustické průzkumy topografie mořského dna. Materiály těchto průzkumů poskytují kvantitativní i kvalitativní informace o různých objektech přírodního prostředí;
materiály z terénních průzkumů území zahrnují údaje z topografických, inženýrských a geodetických průzkumů, katastrálních průzkumů, geodetických měření přírodních objektů prováděných nivelacemi, teodolity, elektronickými totálními stanicemi, přijímači GPS, ale i výsledky průzkumů území geobotanickými a jinými metodami, např. pohyb zvířat, analýza půdy atd.;
statistika obsahují data státních statistických služeb pro různá odvětví národního hospodářství a také data ze stacionárních měřicích pozorovacích stanovišť (hydrologická a meteorologická data, informace o znečištění životního prostředí atd.));
literární údaje(referenční publikace, knihy, monografie a články obsahující různé informace o určitých typech geografických objektů).

V GIS se zřídka používá pouze jeden typ dat, nejčastěji se jedná o kombinaci různých dat pro libovolné území.

Hlavní oblasti využití GIS:

elektronické karty;
městská ekonomika;
státní pozemkový katastr;
ekologie;
dálkový průzkum Země;
ekonomika;
speciální systémy pro vojenské účely.

V praxi nejosvědčenější GIS pro práci s „přírodními“ mapami malého měřítka (geologie, zemědělství, navigace, ekologie atd.) Arclnfo A ArcView GIS. Oba systémy byly vyvinuty americkou společností ESRI(www.esri.com, www.dataplus.ru) a jsou ve světě velmi běžné.

Mezi relativně jednoduché západní GIS, které začaly svůj rodokmen analýzou území v rozsahu nezbytném pro podnikání a relativně jednoduchými aplikacemi, můžeme systém nazvat Maplnfo, která je také ve světě velmi rozšířená. Tento systém se vyvíjí velmi rychle a dnes může konkurovat nejrozvinutějším GIS.

Korporace Intergraph(www.intergraph.com) od GIS M.G.E. založené na systému podobnému AutoCADu MicroStation, střídavě vyráběné společností Bendy. Systém M.G.E. je celá rodina různých softwarových produktů, které pomáhají řešit širokou škálu problémů existujících v oblasti geoinformatiky.

Nedávno vstoupil na trh GIS a Microsoft, tím potvrzuje, že GIS se v blízké budoucnosti stane takovým systémem, který by měl mít na svém počítači každý i více či méně sebevědomý uživatel, jako je tomu dnes Vynikat nebo Slovo. Microsoft vydala produkt MapPoint (Microsoft MapPoint 2000 Software pro obchodní mapování), který bude součástí Kancelář 2000. Tato složka kancelářského produktu se zaměří především na obchodní plánování a analýzu.

Opakování konceptu Arclnfo, ale domácí systém je z hlediska funkční úplnosti mnohem horší než ten druhý GeoDraw, vyvinutý v TsGI IGRAN (Moskva). Jeho možnosti jsou dnes omezeny především na mapy malého měřítka. Z našeho pohledu zde „starší“ tuzemské geoinformatiky – GIS – vypadá mnohem „silněji“ Sinteks ABRIS. Ten má dobře prezentované funkce pro analýzu prostorových informací.

V geologii má silné postavení GIS PARK (Laneko, Moskva), který také implementuje unikátní metody pro modelování relevantních procesů.

Za „nejpokročilejší“ v oblasti prezentace a údržby rozsáhlých bohatých map měst a územních plánů velkých podniků lze považovat dva domácí systémy: GeoCosm(GEOID, Gelendzhik) a "InGeo" (CSR "Integro", Ufa, www.integro.ru). Tyto systémy patří k nejmladším, a proto byly vyvinuty okamžitě s využitím nejmodernějších technologií. A systém InGeo nevyvíjeli ani tak geodeti, ale specialisté, kteří se považují za profesionály v oblasti simulačního modelování a katastrálních systémů.

Obecně v Rusku téměř každá organizace vytváří svůj vlastní GIS. Tento proces je však velmi obtížný a pravděpodobnost jeho selhání je nesrovnatelně vyšší než pravděpodobnost bezproblémové implementace, nemluvě o možnosti vydání komerčního produktu, který umožňuje odcizení vývojářům.

8. Geoinformační technologie. Geomatika.

Technologie GIS jsou technologickým základem pro vytváření geografických informačních systémů a umožňují jim realizovat jejich funkčnost. V nejobecnější podobě lze technologie GIS rozdělit na software a počítačový hardware. Velké množství specialistů se zabývá geoinformatikou a geoinformačními technologiemi. Někteří z nich se zabývají tvorbou obecného i specializovaného softwaru, další vývojem metod využití GIS technologií v praxi. Většina specialistů se zabývá praktickou prací v různých průmyslových odvětvích.

Geoinformační technologie lze definovat jako soubor softwarových a technologických prostředků pro získávání nových typů informací o světě kolem nás. Geoinformační technologie jsou navrženy tak, aby zefektivnily: procesy řízení, ukládání a prezentaci informací, zpracování a podporu rozhodování. GIS má řadu funkcí, které je třeba vzít v úvahu při studiu těchto systémů. Jedním z rysů GIS a geografických informačních technologií je, že jsou prvky informatizace společnosti. Ta spočívá v zavádění GIS a geografických informačních technologií do vědy, výroby, vzdělávání a praktické aplikace získaných informací o okolní realitě. Geoinformační technologie jsou nové informační technologie zaměřené na dosahování různých cílů, včetně informatizace procesů výroby a řízení.

Technické zahrnují automatizované systémy vědeckého výzkumu (ASRS), počítačově podporované konstrukční systémy (CAD), flexibilní výrobní systémy (GPS), robotické komplexy (RTC) atd.

V současné době v souladu s požadavky nových informačních technologií vzniká a funguje mnoho řídicích systémů souvisejících s potřebou zobrazení informací na elektronické mapě.

Tyto řídicí systémy regulují činnost technických a sociálních systémů působících v určitém provozním prostoru (geografickém, ekonomickém apod.) s jasně vymezeným prostorovým charakterem. Při řešení problémů sociální a technické regulace využívají systémy řízení mnoho prostorových informací: topografie, hydrografie, infrastruktura, komunikace, umístění objektů.

Geoinformační technologie jsou určeny k širokému zavedení metod a nástrojů pro práci s časoprostorovými daty do praxe, prezentovaných formou systému elektronických map, a oborově orientovaných prostředí pro zpracování heterogenních informací pro různé kategorie uživatelů.

Hlavní třídou dat geografických informačních systémů (GIS) jsou data souřadnicová, obsahující geometrické informace a odrážející prostorový aspekt. Hlavní typy souřadnicových dat: bod (uzly, vrcholy), čára (otevřená), vrstevnice (uzavřená čára), polygon (plocha, oblast). V praxi se ke konstrukci skutečných objektů používá větší množství dat (například visící uzel, pseudouzel, normální uzel, kryt, vrstva atd.).

Geoinformační technologie

GIS neboli Geografické informační systémy jsou počítačové systémy, které umožňují efektivně pracovat s prostorově distribuovanými informacemi. Jsou přirozeným rozšířením konceptu databází, doplňují je o přehlednost prezentace a schopnost řešit problémy prostorové analýzy.

Téměř v každé oblasti činnosti se setkáváme s informacemi tohoto druhu, prezentovanými ve formě map, plánů, schémat, schémat atd. Může to být mapa metra nebo plán budovy, mapa environmentálního monitoringu území nebo schéma vztahů mezi firemními kancelářemi, atlasem pozemkového katastru nebo mapou přírodních zdrojů a mnohem, mnohem více. GIS umožňuje shromažďovat a analyzovat takové informace, rychle najít potřebné informace a zobrazit je ve snadno použitelné formě. Využití GIS technologií může výrazně zvýšit efektivitu a kvalitu práce s prostorově distribuovanými informacemi oproti tradičním „papírovým“ metodám.

Výhody geografických informačních technologií. Pomocí GIS technologií získáte možnost: výrazně zvýšit efektivitu všech fází práce s prostorově rozmístěnými daty, od zadávání prvotních informací, jejich analýzy až po vývoj konkrétního řešení; využívat moderní nástroje elektronické geodézie a globální polohovací systémy (GPS) k zadávání a aktualizaci informací v databázi, což znamená mít neustále ty nejpřesnější a nejaktuálnější informace; zajistit vysokou kompetenci specialistů vyvíjejících software pro GIS systémy; abyste mohli používat např. programy pro výpočet šíření znečištění, nepotřebujete mít matematické základy.

Oblasti aplikace geografických informačních technologií. Oblasti použití GIS jsou dnes extrémně rozmanité: hospodaření s půdou, kontrola zdrojů, ekologie, komunální management, doprava, ekonomika, sociální problémy a mnoho dalšího. V Rusku prudce roste zájem o tyto technologie.

Tradičně se GIS technologie využívají v pozemkovém katastru, katastru přírodních zdrojů, ekologii, nemovitostech a dalších oblastech, které vyžadují operativní řízení zdrojů a rozhodování. V dnešní době se stále častěji zavádějí GIS systémy pro masové využití, jako jsou elektronické plány měst, dopravní schémata apod. Podle některých odhadů lze ve formě prezentovat až 80-90 % všech informací, se kterými se běžně zabýváme. GIS.GIS - jedná se o logickou etapu na cestě k přechodu na bezpapírovou technologii zpracování informací, která otevírá nové široké možnosti pro manipulaci s prostorově odkazovanými daty.

« Geomatika- moderní disciplína, která kombinuje sběr, modelování, analýzu a správu prostorově odkazovaných dat (pracuje s daty identifikovanými podle jejich umístění). Na základě pokroku v geografii a geodézii geomatika využívá pozemní, námořní, vzdušné a satelitní senzory k získávání prostorových a prostorově souvisejících dat. Zahrnuje proces převodu prostorově odkazovaných dat s určitými charakteristikami přesnosti z různých zdrojů do konvenčních informačních systémů.“ Touha po integraci znalostí je tak velká, že vedla ke vzniku nových směrů, z nichž jedním je „geomatika“. Tento termín kombinuje geovědy, matematiku a informatiku.

Mezi geomatikou a geoinformatikou je často rovnítko. Geomatika je z definice vědní a technická disciplína zaměřená na řešení problémů reality na základě geoinformací, tzn. informace související s geomatickým (geografickým informačním) systémem. Geomatika zahrnuje disciplíny, jako je matematika, fyzika, informatika, kartografie, geodézie, fotogrammetrie a dálkový průzkum Země. Geomatika je obor vědecké a technické činnosti, který na základě systémového přístupu integruje všechny prostředky sběru a správy prostorově koordinovaných dat používaných pro produkci a správu prostorově koordinovaných informací. Geomatika je oblast vědy a technologie, která se zabývá využitím informačních technologií a komunikací ke sběru, ukládání, analýze, prezentaci, šíření a správě prostorově koordinovaných informací pro podporu rozhodování. Geomatika je věda a technika, která studuje povahu a strukturu prostorových informací, metody jejich sběru, organizace, klasifikace, vyhodnocování, analýzy, správy, zobrazování a šíření, jakož i infrastrukturu potřebnou pro optimální využití těchto informací.

Učební plán geomatiky obsahuje 4 hlavní části:

Sběr dat - terénní průzkumy, fotogrammetrie, derivační mapování, georeferencování, dálkový průzkum Země, globální polohové systémy.

Zpracování - výpočty, hodnocení, interpretace, analýza, kontrola kvality, ukládání dat

Management - fúze dat, editace, modelování, plánování, rozhodování, marketing, analýza kvality, právní rámec, interakce se zákazníkem (uživatelem), standardy přenosu dat, autorská práva

Šíření - tvorba map, plánů, diagramů, zpráv, digitálních modelů, získávání koordinovaných socioekonomických informací, zobrazení na obrazovce, návrh, distribuce dat atd.

Úvod………………………………………………………………………………………………... 3

1. Geoinformační technologie a systémy…..……..………………………..4

2. Struktura a funkce GIS………………………………………………...7

Závěr …………………………………………………………………………………………... 9

Seznam použitých zdrojů………………………………………………………………...10

ZAVEDENÍ

Vznik geografických informačních systémů se datuje na počátek 60. let 20. století. Tehdy se objevily předpoklady a podmínky pro informatizaci a elektronizaci oblastí činnosti související s modelováním geografického prostoru a řešením prostorových problémů. Jejich rozvoj je spojen s výzkumem univerzit, akademických institucí, resortů obrany a mapových služeb.
Poprvé se v anglické literatuře objevil termín „geografický informační systém“ a byl používán ve dvou verzích, jako geografický informační systém a geografický informační systém, velmi brzy také dostal zkrácený název GIS. O něco později tento termín pronikl do ruského vědeckého lexikonu, kde existuje ve dvou ekvivalentních formách: původní plná forma ve formě „geografického informačního systému“ a redukovaná forma ve formě „geografického informačního systému“. První z nich se velmi brzy stal oficiálním ceremoniálem a zcela rozumná touha po stručnosti řeči a textů redukovala poslední z nich na zkratku „GIS“.

Geografické informační systémy a technologie

Geografický informační systém (GIS) je multifunkční informační systém určený pro sběr, zpracování, modelování a analýzu prostorových dat, jejich zobrazování a využití při řešení výpočtových úloh, přípravě a rozhodování. Hlavním účelem GIS je generování znalostí o Zemi, jednotlivých územích, terénu a také včasné dodávání potřebných a dostatečných prostorových dat uživatelům pro dosažení co největší efektivity jejich práce.
Geografické informační technologie (GIT) jsou informační technologie pro zpracování geograficky uspořádaných informací.
Hlavním znakem GIS, který určuje jeho přednosti ve srovnání s ostatními AIS, je přítomnost geoinformační báze, tzn. digitální mapy (DC), poskytující potřebné informace o zemském povrchu. Ústřední výbor musí zároveň zajistit:
přesná vazba, systematizace, výběr a integrace všech příchozích a uložených informací (jediný adresní prostor);
komplexnost a srozumitelnost informací pro rozhodování;
možnost dynamického modelování procesů a jevů;
schopnost automaticky řešit problémy související s analýzou vlastností území;
schopnost rychle analyzovat situaci v mimořádných případech.
Historie vývoje GIT sahá až k práci R. Tomlisona na vytvoření kanadského GIS (CGIS), provedené v letech 1963-1971.
V širším slova smyslu jsou GIT soubory dat a analytické nástroje pro práci s koordinovanými informacemi. GIT není informační technologie v geografii, ale informační technologie pro zpracování geograficky uspořádaných informací.
Podstata GIT se projevuje v jeho schopnosti propojit některé popisné (atributivní) informace (především alfanumerické a jiné grafické, zvukové a obrazové informace) s kartografickými (grafickými) objekty. Alfanumerické informace jsou obvykle organizovány ve formě tabulek v relační databázi. V nejjednodušším případě je každému grafickému objektu (a obvykle se rozlišují bodové, lineární a plošné objekty) přiřazen řádek tabulky - záznam v databázi. Použití takového spojení ve skutečnosti otevírá GIT tak bohatou funkčnost. Tyto schopnosti se přirozeně liší systém od systému, ale v každé implementaci GIT se obvykle nachází základní sada funkcí, jako je schopnost odpovídat na otázky typu „co je to?“ označující objekt na mapě a „kde se nachází?“ zvýraznění objektů na mapě vybraných podle nějaké podmínky v databázi. Mezi základní může patřit i odpověď na otázku „co je poblíž?“ a jeho různé modifikace. Historicky prvním a nejuniverzálnějším využitím GIT jsou systémy vyhledávání informací a referenční systémy. GIT lze tedy považovat za jakési rozšíření DB technologie pro koordinované informace. Ale i v tomto smyslu představuje nový způsob integrace a strukturování informací. Je to dáno tím, že v reálném světě se většina informací vztahuje k objektům, u kterých hraje důležitou roli jejich prostorová poloha, tvar a relativní poloha, a proto GIT v mnoha aplikacích výrazně rozšiřuje možnosti konvenčních DBMS, protože GIT jsou pohodlnější a intuitivnější použití a poskytují DL jejich vlastní „kartografické rozhraní“ pro organizaci dotazu do databáze spolu s prostředky pro generování „grafické“ zprávy. A konečně GIT přidává ke konvenčním DBMS zcela novou funkcionalitu – využití prostorových vztahů mezi objekty. Podstata GIT se projevuje v jeho schopnosti propojit některé popisné (atributivní) informace (především alfanumerické a jiné grafické, zvukové a obrazové informace) s kartografickými (grafickými) objekty. Alfanumerické informace jsou obvykle organizovány ve formě tabulek v relační databázi. V nejjednodušším případě je každý grafický objekt (bodový, lineární nebo plošný) spojen s řádkem tabulky – záznamem v databázi. Použití takového spojení poskytuje bohatou funkčnost GIT. Tyto schopnosti se přirozeně liší systém od systému, ale v každé implementaci GIT se obvykle nachází základní sada funkcí, jako je schopnost odpovídat na otázky typu „co je to?“ "označení objektu na mapě a "kde to je?" zvýrazněním objektů na mapě vybraných podle nějaké podmínky v databázi. Mezi ty základní patří i odpověď na otázku "co je poblíž a její různé modifikace?" , prvním a nejuniverzálnějším využitím GIT je Jedná se o vyhledávací a referenční systémy.

GIT lze tedy považovat za jakési rozšíření DB technologie pro koordinované informace. Ale i v tomto smyslu představuje nový způsob integrace a strukturování informací. Je to dáno tím, že v reálném světě se většina informací vztahuje k objektům, u kterých hraje důležitou roli jejich prostorová poloha, tvar a relativní poloha. V důsledku toho GIT v mnoha aplikacích výrazně rozšiřuje možnosti konvenčních DBMS.

GIT, stejně jako každá jiná technologie, je zaměřen na řešení určitého okruhu problémů. Vzhledem k tomu, že oblasti použití GIS jsou poměrně široké (vojenské záležitosti, kartografie, geografie, urbanismus, organizace dopravních dispečerských služeb atd.), vzhledem ke specifikům řešených problémů v každé z nich a vlastnostem spojeným s konkrétní třída řešených problémů as požadavky na vstupní a výstupní data, přesnost, technické prostředky atd. je značně problematické hovořit o jakékoli jednotlivé GIS technologii.

Každý GIT přitom zahrnuje řadu operací, které lze považovat za základní. Liší se v konkrétních implementacích pouze v detailech, například softwarová služba pro skenování a postscanové zpracování, možnosti geometrické transformace zdrojového obrazu v závislosti na počátečních požadavcích a kvalitě materiálu atd.

Struktura a funkce GIS

Geografické informační systémy zahrnují pět klíčových komponent: hardware, software, data, interprety a metody.

Železářské zboží. Toto je počítač, na kterém běží GIS. Dnes GIS fungují na různých typech počítačových platforem, od centralizovaných serverů až po jednotlivé nebo síťové stolní počítače.

Software GIS obsahuje funkce a nástroje potřebné k ukládání, analýze a vizualizaci geografických (prostorových) informací. Klíčové součásti softwarových produktů jsou:

Nástroje pro zadávání a obsluhu systému správy geografických informačních databází (DBMS nebo DBMS);

Nástroje pro podporu prostorových dotazů, analýzy a vizualizace (zobrazení);

Grafické uživatelské rozhraní (GUI nebo GUI) pro snadný přístup k nástrojům a funkcím.

Data jsou pravděpodobně nejdůležitější složkou. Data o prostorové poloze (geografická data) a související tabulková data mohou být shromažďována a připravována uživatelem nebo zakoupena od dodavatelů. V procesu správy prostorových dat geografický informační systém kombinuje (nebo ještě lépe kombinuje) geografické informace s jinými typy dat. Například již nashromážděná data o populaci, povaze půdy, blízkosti nebezpečných objektů atd. (v závislosti na úkolu, který bude třeba řešit pomocí GIS) lze přiřadit ke konkrétnímu kusu elektronické mapy. Navíc ve složitých, distribuovaných systémech pro sběr a zpracování informací často nejsou k objektu na mapě přiřazena existující data, ale jejich zdroj, což umožňuje sledovat stav těchto objektů v reálném čase. Tento přístup se používá například pro boj s mimořádnými situacemi, jako jsou lesní požáry nebo epidemie.

Exekutoři jsou lidé, kteří pracují se softwarovými produkty a vyvíjejí plány pro jejich použití k řešení skutečných problémů. Může se zdát zvláštní, že lidé, kteří se softwarem pracují, jsou považováni za nedílnou součást GIS, ale dává to smysl. Faktem je, že pro efektivní provoz geografického informačního systému je nutné dodržovat metody poskytnuté vývojáři, proto bez vyškolených interpretů může i ten nejúspěšnější vývoj ztratit smysl.

Uživateli GIS mohou být jak techničtí specialisté, kteří systém vyvíjejí a udržují, tak běžní zaměstnanci (koncoví uživatelé), kterým GIS pomáhá řešit aktuální každodenní záležitosti a problémy.

Metody. Úspěch a efektivita (včetně ekonomického) používání GIS do značné míry závisí na správně sestaveném plánu a pravidlech práce, které jsou sestaveny v souladu s konkrétními úkoly a prací každé organizace.

Struktura GIS zpravidla zahrnuje čtyři povinné subsystémy:

1) Zadávání dat, poskytování vstupu a/nebo zpracování prostorových dat získaných z map, materiálů dálkového průzkumu Země atd.;

2) Ukládání a vyhledávání, které umožňuje rychle získat data pro příslušnou analýzu, aktualizovat je a opravovat;

3) Zpracování a analýza, která umožňuje vyhodnocovat parametry a řešit výpočtové a analytické problémy;

4) Prezentace (distribuce) dat v různých formách (mapy, tabulky, obrázky, bloková schémata, digitální modely terénu atd.)

Tvorba map v okruhu „odpovědností“ GIS tedy není zdaleka na prvním místě, protože pro získání tištěné mapy není většina funkcí GIS vůbec potřeba, nebo jsou využívány nepřímo. . V celosvětové i domácí praxi je však GIS široce využíván speciálně pro přípravu map k publikaci a v menší míře i pro analytické zpracování prostorových dat nebo řízení toku zboží a služeb.

ZÁVĚR

Využití geografických informačních systémů nejen modifikuje naše představy o způsobech chápání reality, ale významně upravuje i teoretické základy mapování. Jak obrazně píše A.M. Berlyant: „Elektronické mapy už nevoní tiskařským inkoustem, ale blikají z obrazovky jasnými světly ikon a chameleonicky mění barvu v závislosti na naší touze a náladě. Syntéza geoinformačních technologií a internetového prostoru dává důvod hovořit o speciálním geoinformačním prostoru.

V zásadě se hlavní etapy počítačového mapování shodují s etapami konvenčního historického výzkumu, je však třeba zdůraznit některé specifické body. Především jsou spojeny s vyhledáváním zdrojů a jejich přípravou k analýze. Prostorová analýza vyžaduje vedle tvorby historiků již známých databází (především statistických) výběr kartografických pramenů, a to zase není možné bez porozumění tradičním metodám tvorby map, znalosti historie kartografie, porozumění projekcím atd. Proces vytváření zdroje pro analýzu je pro studium počítačových zdrojů zásadně nový, protože zahrnuje .

Související informace.

Oblíbené v kategorii: