1.2. Завдання, для вирішення яких використовуються гіс
ГІС використовують для вирішення різноманітних завдань, основні з яких можна згрупувати таким чином:
пошук і раціональне використання природних ресурсів;
територіальне і галузеве планування й управління розміщенням промисловості, транспорту, сільського господарства, енергетики, фінансів;
забезпечення комплексних і галузевих кадастрів;
моніторинг екологічних ситуацій і небезпечних природних явищ, оцінка впливу техногенних дій на середовище і їх наслідків, забезпечення екологічної безпеки країни і регіонів, екологічна експертиза;
контроль умов життя населення, охорона здоров’я і освіта, соціальне обслуговування, забезпеченість роботою та ін.;
забезпечення діяльності органів законодавчої і виконавчої влади, політичних партій і рухів, засобів масової інформації;
забезпечення діяльності правоохоронних органів і силових структур;
наукові дослідження й освіта;
картографування (комплексне і галузеве): створення тематичних карт і атласів, оновлення карт, оперативне картографування.
Усі організації, що працюють сьогодні на геоінформаційному ринку, можна поділити на:
державні структури управління (регулятори ринку і регулятори регіональних проектів);
організації-користувачі (реалізатори ГІС-проектів);
постачальники програмних засобів, цифрових геоданих (ДЗЗ, цифрова картографія, вимірювання на місцевості);
постачальників обчислювальної техніки, устаткування (спеціалізованої комп’ютерної периферії, спеціального геодезичного устаткування, станцій прийому ДЗЗ);
організації, організуючі навчання і консалтинг;
системні інтегратори ГІС-проектів.
До потенційних споживачів геоінформації можна віднести:
структури розпорядчої і виконавчої влади;
органи планування;
податкові інспекції;
органи держнерухомості;
юридичні і правоохоронні органи;
архітектурно-планувальні служби;
експлуатуючі організації (комунікація, транспорт, будівлі і споруди);
науково-дослідні і проектні інститути;
будівельні організації;
торговельні організації, біржі всіх призначень;
інспекції і контрольні органи соціально-економічного і технічного нагляду;
іноземних партнерів та інвесторів;
комерційні утворення, підприємців;
приватних осіб.
1.3. Історія розвитку гіс
Ідея відображати дані за допомогою різних шарів на серії базових карт і співвідносити предмети просторово, географічно, виникла задовго до появи комп’ютерів. Ще в часи війни за незалежність у США французький картограф Луї-Олександр Бертьє при створенні карти битви при Йорктауні (1781 р.) використовував прозорі відкидні накладки, на яких було зображене переміщення військ.
На зорі комп’ютерної ери, в 1950-1960-х рр. у картографічному аналізі відбуваються зміни, зумовлені передусім появою і вдосконаленням графічних апаратних засобів, а також розвитком теорії просторових процесів в економічній і соціальній географії, антропології і краєзнавстві. Слід також відзначити зацікавленість учених, що різко посилилась, до екологічних проблем.
У 1958-1961 рр. в Інституті географії Вашингтонського університету отримали розвиток статистичні методи і почали розробляти комп’ютерні програми і машинну картографію.
Одним з перших прикладів географічних інформаційних систем, що став уже класичним, є Канадська Географічна Інформаційна Система (КанГІС – CANGIS). Її розробка здійснювалася в 1963-1971 рр. під керівництвом Роджера Томлінсона. Головною метою Канадської ГІС було завдання здійснити аналіз даних інвентаризації земель Канади і отримати статистичні результати для використання при розробці планів раціонального землекористування у великих сільських районах країни. Особливо слід зазначити, що в КанГІС було реалізовано функції просторового аналізу, такі як накладення полігонів, вимірювання площ та організація просторових запитів, що стали потім стандартними для ГІС.
Ранні ГІС (ГІС «першого покоління») значно відрізнялися від того, що розуміється під терміном ГІС сьогодні. Їх відрізняла орієнтація на завдання інвентаризації земельних ресурсів, земельного кадастру й обліку в інтересах удосконалення системи оподаткування, здійснення шляхом автоматизації земельно-облікового документообігу. Основною функцією ГІС було введення в машинне середовище первинних облікових документів для зберігання і регулярного відновлення даних, включаючи обробку даних та складання підсумкових звітів статистичних табличних документів.
Функціональна обмеженість ГІС першого покоління (наприклад відсутність або примітивність засобів графічної підтримки) мала суто технічні причини. Нерозвиненість периферійних пристроїв, пакетний режим обробки даних (без дисплея), критичність обчислювальних ресурсів і часу обчислення завдань. Ядро ГІС було сформоване наприкінці 60-х, яке й визначило ГІС першого покоління.
Вирішальний вплив на розвиток ГІС аж до початку 1980-х рр. мали також розробки іншого колективу – Гарвардської лабораторії машинної графіки і просторового аналізу, створеної у середині 1960-х рр. Говардом Фішером [The American Cartographer, 1988]. Головне завдання лабораторії на першому етапі полягало в розробці програмного забезпечення для загально географічного картографування. Першим пакетом прикладних програм для ГІС став SYMAP (1964 р.). Хоча його функціональні можливості були сильно обмежені (виведення результатів тільки на друкуючий пристрій), це була перша наочна демонстрація можливості машинного картографування.
У Європі перша автоматизована картографічна система була створена у Великобританії під керівництвом Д. Бикмора в 1964 р. [А. В. Кошкарьов, В. С. Тікунов, 1993]. У Франції у кінці 60-х років була створена кадастрова інформаційна система «Majic». Пріоритет же створення перших географічних інформаційних систем належить Швеції. Основним напрямом шведської школи геоінформатики було створення ГІС земельно-облікової спеціалізації, зокрема Шведського земельного банку даних. Головним завданням подібних ГІС була автоматизація обліку земельних ділянок і нерухомості. До середини 1970-х років у Швеції на стадії розробки й експлуатації знаходились 12 інформаційних систем різного рівня.
На окрему увагу заслуговують розробки Інституту досліджень природних систем та навколишнього середовища (ESRI) у Каліфорнії – комерційної недержавної організації, створеної в США у 1969 р. Початкові цілі ESRI зумовлювали дослідження навколишнього середовища, екологічні та біологічні дослідження, збирання даних, розвиток машинної графіки, наукового моделювання та інформатики, але вже в середині 70-х років до цих завдань додались комп’ютерний аналіз, автоматизоване картографування, вивчення забруднення довкілля, системні дослідження та розробки ГІС.
ГІС першого та другого покоління, що створювалися та експлуатувалися ще до початку 80-х років, були унікальними продуктами з глибоко індивідуальною архітектурою, структурою, технічним, інформаційним та математичним забезпеченням. У стандартний набір функціональних можливостей ГІС найчастіше включають збирання, введення (цифрування), редагування, збереження, оновлення, інформаційний пошук, аналіз, моделювання та документування (відображення, візуалізацію) даних.
У середині 80-х років почалося масове виробництво програмного забезпечення ГІС, функціональні особливості якого, на відміну від програмного забезпечення перших поколінь, не так жорстко пов’язані з характером їх можливих додатків. Такі достатньо багатофункціональні та універсальні програмні продукти стали використовувати у конкретних проектах для створення ГІС, що потребувало багато зусиль та вкладення коштів на їх освоєння, адаптацію до тематики, характеру додатків і технічних можливостей.
Активне впровадження в життя персональних комп’ютерів (МІКРО-ЕОМ), виробництво яких почала фірма IBM у 1981 р., стимулювало створення цілого класу настільних ГІС, орієнтованих на масового користувача. У кінці 1980-х цей ринок в основному ділили між собою дві американські системи – MapInfo (MapInfo Corp.) і ATLASGIS (Strategic Mapping Inc.). На початку 1990-х рр. у цих пакетів з’явився могутній конкурент – ArcView GIS (ESRI Inc.). На відміну від професійних інструментальних ГІС (типу ARC/INFO), для настільних систем характерні обмежені функціональні можливості, невисокі вимоги до апаратних засобів (орієнтація на персональні комп’ютери з процесором Intel і ОС Microsoft) та відносна дешевизна.
Створення ГІС стало ґрунтуватися на унікальних програмних забезпеченнях і апаратних засобах, доступних не лише добре фінансованим організаціям, а й невеликим компаніям, освітнім та муніципальним установам, і навіть приватним особам. Геоінформаційні технології проникають в усі нові сфери науки, виробництва й освіти. Освоюються принципово нові джерела даних для ГІС: дані ДЗЗ, у тому числі матеріали супутників серії Landsat, Spot. У 80-х роках починають розвиватися вітчизняні ГІС.
У колишньому Радянському Союзі наукові розробки з ГІС почалися значно пізніше, ніж за кордоном. Перші монографії про ГІС були видані у середині 80-х років (Трофімов, Панасюк, 1984; Кошкарьов, Каракін, 1987; Герелік, 1989; Гармиз, Кошкарьов, Межеловський, Рамм, 1989 та ін.).
Період розвитку ГІС в Україні до 1990 р. визначається як період наукових досліджень, коли цифровою картографією і моделюванням займалися вчені, які працювали в основному в галузі наук про Землю. Період, що настав після 1990 р., характеризувався поступовою комерціалізацією геоінформатики, оскільки ГІС – потенційно економічно ефективний інструмент, тому майже 80% усієї інформації має просторову прив’язку. З’явилися представництва найбільших компаній – західних розробників ГІС, почалася розробка власних ГІС, з’явилися спеціалізовані друковані видання і була створена ГІС-асоціація України.
Активний розвиток геоінформаційних технологій в Україні почався з 1995 р. Як і у багатьох країнах світу, в Україні створюються національні регіональні органи, у завдання яких входить розвиток ГІС і автоматизованого картографування, формування державної політики в галузі геоінформатики, національного планування, збирання та поширення інформації, у тому числі дослідження правових проблем, пов’язаних з володінням і передаванням географічної інформації, її захистом тощо.