13.2. Підсистеми гіс
До обов'язкових ознак ГІС відносяться:
географічна (просторова) прив'язка даних;
генерування нової інформації на основі синтезу наявних даних;
відображення просторово-часових зв'язків об'єктів;
забезпечення прийняття рішень;
можливість оперативного оновлення баз даних за рахунок нової інформації.
Структуру ГІС представляють як набір інформаційних шарів (рис. 13.1). Наприклад, базовий шар містить дані про рельєф, далі йде шар гідрографії, дорожньої мережі, населених пунктів, ґрунтів, рослинного покриву, поширення забруднюючих речовин і т.д. Умовно ці шари можна розглядати у вигляді «поличок», на кожній з яких зберігається карта або цифрова інформація з певної теми.
В процесі розв’язку поставлених завдань шари аналізують окремо або спільно в різних комбінаціях, виконують їхнє взаємне накладення (оверлей) і районування, розраховують кореляції і т.п. Наприклад, за даними про рельєф можна побудувати похідний шар кутів нахилу місцевості, за даними про дорожню мережу і населені пункти - розрахувати ступінь забезпеченості території дорожньою мережею і сформувати новий шар.
Рис. 13.1. Принцип розташування інформаційних шарів у географічній інформаційній системі.
При створенні ГІС основну увагу завжди приділяють вибору географічної основи і базової карти, яка є основою для наступної прив'язки, поєднання і координування всіх даних, що надходять у ГІС, для взаємного узгодження інформаційних шарів і наступного аналізу із застосуванням оверлея. Залежно від тематики і проблемної орієнтації ГІС у якості базових можуть бути вибрані:
карти адміністративно-територіального подолу;
топографічні і загальгеографічні карти;
кадастрові карти і плани;
фотокарти і фотопортрети місцевості;
ландшафтні карти;
карти природного районування і схеми природних контурів;
карти використання земель.
Можливі і комбінації зазначених основ, наприклад ландшафтних карт і топографічних або фотокарт з картами використання земель і т.п. В кожному конкретному випадку вибір і додаткова підготовка базової карти (наприклад, її розвантаження або нанесення додаткової інформації) є основним завданням етапу географо-картографічного обґрунтування ГІС.
Основою будь-якої ГІС є автоматизована картографічна система (АКС) - комплекс приладів і програмних засобів, які забезпечують створення і використання карт. АКС складається з підсистем, найважливішими з яких є підсистеми вводу, обробки і виводу інформації.
Підсистема вводу інформації - це засоби для перетворення просторової інформації в цифрову форму і вводу її в пам’ять комп'ютера або в базу даних. Для оцифрування застосовують оцифровувачі (дигітайзери) і сканери. За допомогою оцифровувачів на вихідній карті обводять контури і інші позначення, а в пам’ять комп'ютера при цьому надходять поточні координати цих контурів і ліній у цифровій формі.
Бази даних - впорядковані масиви даних з будь-якої теми (тем), представлені в цифровій формі, наприклад бази даних про рельєф, населених пунктів, бази геологічної або екологічної інформації. Формування баз даних, доступ і роботу з ними забезпечує система управління базами даних (СУБД), яка дозволяє швидко знаходити необхідну інформацію і проводити її подальшу обробку. Якщо бази даних розміщені на декількох комп'ютерах (наприклад, у різних установах або навіть у різних містах чи країнах), то їх називають розподіленими базами даних. Це зручно, тому що кожна організація формує свій масив, стежить за ним і підтримує на сучасному рівні. Сукупність баз даних і засобів керування ними утворять банки даних. Розподілені бази і банки даних з'єднують комп'ютерними мережами, і доступ до них (запити, пошук, зчитування, оновлення) здійснюється під одним керівництвом.
Підсистема обробки інформації складається із самого комп'ютера, системи управління і програмного забезпечення. Створено сотні різноманітних спеціалізованих програм (пакетів програм), які дозволяють вибирати потрібну проекцію, прийоми генералізації і способи зображення, будувати карти, з’єднувати їх одна з одною, візуалізувати і виводити на друк. Програмні комплекси можуть виконувати і більш складні завдання: проводити аналіз території, дешифрувати знімки і класифікувати об'єкти, які картографуються, моделювати процеси, зіставляти, оцінювати альтернативні варіанти і вибирати оптимальний шлях розв’язку.
Більша частина підсистем обробки інформації працює у діалоговому (інтерактивному) режимі, в якому йде безпосередній двосторонній обмін інформацією між картографом і комп'ютером.
Підсистема виводу (видачі) інформації - комплекс пристроїв для візуалізації обробленої інформації в картографічній формі. Це екрани (дисплеї), друкуючі пристрої (принтери) різної конструкції, креслярські автомати (плотери) і ін. З їх допомогою швидко виводять результати картографування і варіанти розв’язків у тій формі, що зручна користувачеві. Це можуть бути не тільки карти, але і текст, графіки, тривимірні моделі, таблиці, однак якщо мова йде про просторову інформацію, то найчастіше вона подається в картографічній формі.
Всі підсистеми, що входять в автоматичні картографічні системи, входять також і у ГІС. До складу картографічної ГІС виробничого призначення включають ще і підсистему видання карт, яка дозволяє виготовляти друковані форми і друкувати тиражі карт. Якщо тираж невеликий, як правило при виконанні наукових досліджень, то використають настільні картографічні видавничі системи.
ГІС, орієнтовані на роботу з аерокосмічною інформацією, включають спеціалізовану підсистему обробки зображень. В цьому випадку програмне забезпечення дозволяє виконувати різні завдання зі знімками: проводити їхню корекцію, перетворення, покращення, автоматичне розпізнавання і дешифрування, класифікацію та ін.
Особливу підсистему у високорозвинених ГІС може мати база знань, тобто сукупність формалізованих знань, логічних правил і програмних засобів для розв’язку завдань певного типу (наприклад, для проведення границь або районування території). Бази знань допомагають діагностувати стан геосистем, пропонувати варіанти розв’язку проблемних ситуацій, давати прогноз розвитку. Можна вважати, що в базах знань реалізуються деякі принципи функціонування штучного інтелекту.