5. Векторная и растровая модели

Геоинформационные системы способны работать с двумя существенно различающимися типами данных - растровыми и векторными. Растровая модель наилучшая для работы с непрерывными свойствами. Растровое изображение представляет собой набор значений для отдельных элементарных составляющих (ячеек), оно подобно отсканированной картинке или карте.

Информация о точках, линиях и полигонах в векторной модели хранится и кодируется в виде набора координат X,Y (часто добавляется третья пространственная и четвертая в современных ГИС, например, временная координата). Для описания дискретных объектов векторная модель особенно удобна, но для описания непрерывно меняющихся свойств, таких как плотность населения или доступность объектов подходит меньше. У обеих моделей есть свои преимущества и недостатки. 

Современные ГИС могут работать как с векторными, так и с растровыми моделями данных.

6. Области применения векторных гис

Каждый человек понимает, что специалисты изготавливают на практике карты разных масштабов. Карты называются мелкомасштабными, где не отображаются мелкие объекты в связи своей пространственной малости. Например, карта всей планеты Земля (М1:5000000) - самая мелкомасштабная. Наоборот, даже небольшие объекты видны на крупномасштабных картах во всех подробностях. Эти карты называются топопланами (М1:2000, М1:500), их часто используют для описания территории населённых пунктов, так как на таких топопланах хорошо отображать, здания, сооружения и земельные участки, столбы, инженерные коммуникации с колодцами и даже отдельные деревья. Также есть и карты посложнее; более насыщенная карта, чем карта городская это генплан завода масштаба М1:500. Серьёзных проблем с анализом и отображением не возникает в мелкомасштабных картах. В крупномасштабных - разработчик ГИС попадает в сложные ситуации, которые требуют принятия ответственных решений.

Разные городские учреждения занимаются так называемым "дежурством" топопланов крупного масштаба (как правило, от М1:10000 до М1:500). Ежедневно на такие топопланы вносятся («дежурятся») различные обозначения объектов, которые имеются на территории города. Любое изменение в расположении и форме земельных, создании и реконструкции других объектов недвижимости, проведении инженерных коммуникаций участков, проводится на городских топопланах. Это осуществляется градостроительством и управлением архитектуры, а земельные комитеты -в аспекте земельных участков. Цифровые топопланы крупных масштабов М1:2000 и М1:500 настолько перегружены деталями и сложны, что частые подрисовки и "подтирания" бумажных топопланов в итоге приводят тому, что работать с ними геодезистам и топопграфам просто невозможно. С использование ГИС это можно решить, потому что в компьютере дежурство позволяет распечатать любой топоплан в любой момент не только в чистом виде и в цветном варианте.

Транспортная задача.

Много транспортных задач решается с помощью современных ГИС.

К примеру, нужно найти в соответствии с некоторым критерием оптимальный маршрут между пунктами А и Б. или показать маршрут с минимальной длиной пути. Такая задача по атласу дорог области решается "на глаз", но ситуация может быть другой в крупном городе. Сложная проблема проехать из одной точки городу в другую, выискивая кратки путем с учётом дорожных знаков, что займет много времени. Также дорожные пробки еще вносят дополнительные сложности. Поиск кратчайшего пути с помощью ГИС стал бы вполне реализуемым, если бы существовала городская развитая информационная система на основе ГИС, и ГИБДД в эту систему вносила бы информацию о поставленных знаках, а постовые информировали бы систему (через диспетчерскую, например) о состоянии потока машин на напряжённых участках дороги.

В наши дни есть такие спутниковые системы (GPS - США, ГЛОНАСС - Россия), от которых небольшие специальные наземные приёмники благодаря сигналам с легкостью покажут координаты своего местонахождения. Если с автомобильной ГИС связать приёмник GPS, где отображается карта, то на экране автомобильного компьютера водителю можно наблюдать направление движения и своё местоположение. Если еще задать планируемый маршрут в ГИС, то водителя может даже предупреждать такой комплекс, когда и куда ему свернуть.

Сейчас наличие уже только некоторой суммы денег определяет, сможет ли полиция поставить GPS-приёмник с радиостанцией на каждый свой автомобиль и наблюдать на экране компьютера с ГИС и картой региона (города) направление движения всех своих боевых расчётов и местонахождение.

Несложно представить, как штурманы кораблей и самолётов, чувствуют себя комфортно, где имеется ГИС с картой морей, рек и GPS-приёмник. С небольшой погрешностью (от сотен метров до миллиметров) объект может определить свои координаты на местности с использованием GPS.

Имитационное моделирование процессов на территории.

Игру SimCity можно считать примером муниципальной ГИС (хотя и очень упрощённой), где человек, который играет, строит город, а программа имитационного моделирования территории показывает состояние различных городских ресурсов и служб. Почти все знакомы с ГИС, только иногда не догадываются об этом. Такие игры как: Warcraft, SimCity, Dune StarCraft, езда на танках (Abrams), разные симуляторы полётов на авиационной технике – это все примеры простых ГИС. Городская ГИС будущего будет позволять не только получать семантическую информацию по запросу об объектах на карте, но и прогнозировать территориальное развитие, позволять городскому руководству проигрывать варианты директивных решений, возможного строительства нового города, района и т.д. В том числе вместе с системой имитационного моделирования ГИС сможет показать градостроителям, в городских инженерных сетях как перераспределятся мощность транспортных потоков, нагрузки, как в зависимости от проведения дополнительных магистралей изменится цена объектов недвижимости или постройки нового торгового центра в каком-нибудь районе.

Перед многими городскими службами стоит проблема моделирования инженерных сетей. Решение модельных задач в некоторых случаях с транспортными задачами схоже с решением инженерных коммуникаций. Сложнейшими являются задачи моделирования физических процессов, которые протекают в инженерных сетях. Моделирование нестационарных процессов водопроводных (тепловых) и в газо - сетях представляет особенную трудность. Отсюда задача определения времени опорожнения отключенного трубопровода, проблемы расчёта гидроудара в определённых случаях способного создать аварийные ситуации, и определение при переключениях ударных нагрузок. Эти процессы могут создавать опасные аварийные ситуации в заводских условиях. Вместе с моделью территории, дополненной моделями физических процессов которые протекают в коммуникациях с помощью моделирования ГИС могут облегчить жизнь многим службам.

Отображение многоуровневых структурных схем.

На цифровых картах, особенно крупного масштаба, отображается большое количество объектов различного типа. Многие - в виде символов. Как и любую развитую графическую систему ГИС можно применять для рисования разных структурных схем, к примеру, принципиальных электрических схем. В этом случае можно заносить семантическую информацию, которую получает пользователь по запросу по каждому нарисованному объекту. Схемы инженерных сетей представляют собой фактически структурные схемы, распределенные в метрическом пространстве.

Абстрактная карта: отображение многомерных данных.

Разные многомерные данные, являющиеся предметом, тоже отображаются в ГИС. Определившись с независимыми переменными (двумя-тремя), в некотором абстрактном метрическом пространстве их можно "направить" по координатным осям и отображать удивительные карты распределения зависимых величин как точки (объекты) в этом пространстве.

Моделирование рынка недвижимости.

Моделирование рынка недвижимости представляет прямой коммерческий интерес для городской власти и для риэлтерских фирм, так как недвижимость распределена по территории города, и её рыночная цена определяется многими факторами, которые имеют пространственный аспект.

Статистический анализ.

Вследствие своей общности статистический анализ, если будет реализован в среде ГИС может дать более полезные результаты, которые будут отображаться непосредственно на цифровой карте страны, города, квартала, района или области.