- •1.Ввод или сбор данных
- •2.Хранение данных.
- •3.Запросы данных.
- •4.Анализ данных.
- •5.Отображение данных.
- •6.Вывод данных.
- •Географические информационные системы.
- •Период гос. Инициатив.
- •Коммерческий период эволюции гис (начало 80-х―начало 00-х годов)
- •Период глобального распространения гис. (00-е―наше время).
- •Перспектива развития гис на ближайшие годы.
- •Наиболее известные и широко распространенные гис-пакеты
- •Хранение и представление информации в гис. Представление пространственных данных в гис.
- •Дискретные
- •Типы пространственных объектов в гис.
- •Модели пространственных данных.
- •Основные модели гис-растровая и векторная.
- •Топология.
- •Топологические ошибки.
Введение в проф. деятельность.
Христодуло Ольга Игоревна
Заместитель – Атнабаев Андрей Фарагатович
Географические информационные системы (ГИС)
Знакомство с основными понятиями ГИС.
ГИС- программно-аппаратный комплекс, осуществляющий сбор, отображение, обработку, моделирование, анализ и распространение информации о пространственно распределенных объектах и явлениях на основе электронных карт.
ГИС- информационная система, оперирующая пространственными данными.
ГИС- картография, география, дистанционное зондирование, топография, информатика, математика.
Задачи, решаемые ГИС:
-
Предоставление данных – определяет место.
-
Пространственный анализ – поиск места.
-
Локальный поиск (local search). Например: поиск по запросу «Кафе, улица Политехническая».
-
Временной анализ.
-
Моделирование.
Классификация ГИС
-
По функциональным возможностям:
-
полнофункциональные ГИС общего назначения;
-
специализированные ГИС ориентированные на решение конкретной задачи в какой-либо предметной области;
-
информационно-справочные системы для домашнего и информационно-справочного пользования.
-
По пространственному (территориальному) охвату:
-
глобальные(планетарные);
-
общенациональные;
-
региональные;
-
локальные (в том числе муниципальн6ые).
-
По проблемно-тематической ориентации:
-
------
-
Экологические и природо пользовательские;
-
Отраслевые (водных ресурсов, лесопользования, археологические, туризма и т.д.)
-
По способу организации географических данных:
-
Векторные;
-
Растровые;
-
Векторно-растровые ГИС;
-
Пространственно-временные ГИС:
-
Кадастр;
-
Оперативные службы(МВД, МЧС,…);
-
Нефть и газ;
-
Транспорт;
-
Экология;
-
Лесное хозяйство;
-
Водные ресурсы;
-
Недропользование;
-
Сельское хозяйство;
-
Геодезия, картография, география;
-
Телекоммуникация;
-
Инженерные коммуникации;
-
Бизнес;
-
Торговля и услуги.
Источники данных в ГИС.
-
Картографические материалы- топографические и общегеографические карты, карты административно-территориального деления, кадастровые планы и др.
-
Данные дистанционного зондирования (ДДЗ)- космо- и аэроснимки.
-
Материалы полевых изысканий территорий- данные топографических, инженерно-геодезических изысканий, кадастровой съемки, геодезические измерения природных объектов, выполняемые GPS приемниками и др.
-
Статистические данные- гидрологические и метеорологические данные, сведения о загрязнении окружающей среды и т.д.
Пространственные данные(географические)
Пространственные данные- сведения, которые характеризуют местоположение объектов в пространстве относительно друг друга и их геометрию.
Для представления пространственных объектов в ГИС используют пространственные и атрибутивные типы данных.
Пространственные объекты представляют с помощью следующих графических объектов: точки, линии, полигоны и поверхности.
Пространственные типы данных.
-определяют позиционные характеристики пространственного объекта. Они описывают его местоположение в установленной системе координат.
Контур (замкнутая линия) Полигон(ареал) Точка Линия(незамкнутая)
Атрибутивные типы данных.
-совокупность непозиционных характеристик(атрибутов) пространственного объекта; определяют смысловое содержание(семантику) объекта и могут содержать качественные или количественные значения.
Слой
Слой-совокупность расположенных на карте однотипных объектов, которые относятся к одной теме в пределах одной территории из общей системы координат.
Типы слоев
Общегеографические
-содержит общегеографическую информацию о рассматриваемой территории, которая необходима всем (улицы землепользования, административные границы…)
Специализированные
-содержит специализированную информацию которая необходима для узкой части пользователей (паводки, радиационное облако, подземные трубопроводы…)
Разделение данных на слои.
Данные карты зачастую разделяются на слои:
-площадные (полигональные) объектов здания, водохранилища, леса
-
Линейные объекты
-дороги, коммуникации
-
Точечные объекты
-деревья, камеры
-
Надписи
Плюсы разделения на слои:
-
Раздельная работа с разными слоями- упрощение вычислений, поиска;
-
Упрощается просмотр карты, можно отображать только требуемые слои.
Основные компоненты ГИС.
-
Специалисты
-
Данные
-
Программное обеспечение
-
Аппаратное обеспечение
Специалисты
Данные
Программное обеспечение
Методы и процедуры
-
Методы и процедуры
Аппаратное
обеспечение
Классификация ГИС-ресурсов
-
Пользовательские ГИС (ArcGIS, MapInfo, QGIS, gvGIS)
-
Пользовательские ГИС, интегрированные с виртуальными глобусами (расширение для ArcGIS, разработанное Brain FCool и позволяющее интегрировать его с Virtual Earth)
-
Виртуальные глобусы (Google Maps, Google Earth, Virtual Earth, ArcGIS explorer)
-
Картографические веб сервера (Map Server, Geo Server, Open Layers и др.)
Итак, ГИС- не просто набор карт. ГИС- это интерактивный инструмент взаимодействия с картами, получивший широкое применение, его роль нельзя недооценивать.
Функции ГИС.
Функции:
-
Ввод или сбор данных
-
Хранение данных
-
Запросы данных
-
Анализ данных
-
Отображение данных
-
Вывод данных
-
Моделирование
1.Ввод или сбор данных
Затраты на поиск и ввод данных часто занимают бОльшую часть времени и стоимости (80%) от общей стоимости ГИС проекта.
Для ввода данных в ГИС необходимы технические и программные средства преобразования пространственных данных различных типов в цифровую форму.
Пространственные данные кодируются в виде списка координат.
Атрибутивные(справочные) данные представляются в виде таблиц.
Способы ввода пространственных данных в компьютер:
Дигитализация -дигитайзер-для ручного ввода пространственных данных.
Векторизация -процесс цифрования растрового изображения на экране компьютера(ручной, интерактивный и автоматический).
Устройства ввода пространственной информации:
-
Клавиатура
-
Мышь
-
Сканер
-
Дигитайзер и др.
Режимы ввода данных:
-
Ручной ввод-ввод табличных данных, элементов оформления и дизайна карты, реже пространственных данных (из-за их большого объёма). Ручные устройства определения координат позволяют оцифровывать карты, выполнять ручное дешифрование снимков.
-
Автоматизированный ввод- автоматизированные устройства ввода автоматически извлекает геоданные с карт и снимков.
-
Полученные данные из других ГИС и CAD/CAM-систем; ввод данных сводится к преобразованным между различными ГИС-форматами (DFX/DBF, MIF/MID-спец. Обменные форматы для передачи пространственные данные (п.д.) между разными ГИС).
-
Свободные пространственные данные (космические снимки и цифровые карты Google Earth, цифровые модели местности NASA и др.)
Оцифровка (векторизация) карты.
Оцифровка-процесс, который заключается в перенесении или преобразовании разнообразных объектов с бумажного носителя на цифровой носитель.
Этапы:
-
Сканирование бумажной основы.
-
Растрово-векторное преобразование (векторизация), т.е. бумажные карты переводятся в электронный вид с использованием компьютерных программ ArcGIS, AutoCAD, Компас, Нанокад, CorelDraw.
Способы векторизации сканированной карты.
-
Ручная векторизация- оператор обводит линии и контуры картографических объектов по растровой подложке (по Трудоёмкости этот способ эквивалентен дигитайзерной (при помощи графического планшета) векторизации и позволяет векторизовать в среднем 1-2 объекта в минуту).
-
Полуавтоматическая (интерактивная) векторизация- используются программы, в которых оператор устанавливает стартовую точку линейного сегмента, и далее программа автоматически трассирует линию до её окончания или разветвления. Дальнейшее направление трассировки программа получает из диалога с оператором.
-
Автоматическая векторизация- программа автоматически преобразует в векторы все объекты растровой карты заданного класса, оставляя оператору лишь окончательное редактирование и коррекцию ошибок в получении векторном слое.
Проблемы оцифровки.
-
В целях более наглядного изображения географических объектов жертвуют их позиционной точностью. (Если объекты расположены друг под другом их рисунок на небольшом расстоянии.)
-
Если граница территорий проходит по естественным объектам (пример: по реке) линию границы изображают поочередно на разных берегах этой реки.
Преобразование исходных данных.
-
Отсканированные исходные карты издавались в определенной картографической проекции и системе координат.
-
При оцифровке эта сложная проекция сводится в набор пространственных координат.
-
Необходимо преобразовать карту к её исходной проекции с помощью различных преобразований:
-
Перенос- перемещение всего географического объекта в другое место на координатной плоскости. Он выполняется добавлением определенных величин к координатам X и Y объекта: X’=X+Tx , Y’=Y+Ty .
-
Масштабирование- необходимо, т.к. как правило сканируются карты разных масштабов:
X’=X*Sx ,Y’=Y*Sy
-
Поворот выполняется с использованием тригонометрических функций:
X’=Xcosθ+Ysinθ
Y’=Xsinθ+Ycosθ