12. Геоинформационные системы можно классифицировать по тому или иному наиболее важному признаку, согласно можно принять следующую классификацию:

• по назначению — в зависимости от целевого использования и характера решаемых задач (многоцелевые, информационно-справочные, мониторинговые и инвентаризационные, исследовательские, управленческие, учебные, издательские, иного назначения);

• по проблемно-тематической ориентации — в зависимости от области применения (экологические и природопользовательские, социально-экономические, земельно-кадастровые, геологические, инженерных коммуникаций и городского хозяйства, чрезвычайных ситуаций, навигационные, транспортные, торгово-маркетинговые, археологические, иной ориентации);

• по территориальному охвату — в зависимости от масштабного ряда цифровых картографических данных, составляющих пазу данных ГИС (глобальные, общенациональные, региональные, локальные, муниципальные);

• по архитектурным принципам построения – открытые и закрытые;

• по способу организации географических данных — в зависимости от форматов ввода, хранения, обработки и представления картографической информации (векторные, растровые, векторно-растровые, трехмерные) и от модели данных (иерархическая, сетевая, реляционная, гибридная).

по функциональным возможностям можно выделить три группы: мощные универсальные, настольные, персональные.

13. схема

14. 1. Ввод и редактирование данных;

2. Поддержка моделей пространственных данных;

3. Хранение информации;

4. Преобразование систем координат и трансформация картографических проекций;

5. Растрово-векторные операции;

6. Измерительные операции;

7. Полигональные операции;

8. Операции пространственного анализа;

9. Различные виды пространственного моделирования;

10. Цифровое моделирование рельефа и анализ поверхностей;

11. Вывод результатов в разных формах.

15. Информационный блок (базы данных). Информационные массивы в ГИС объединяются в базы данных, доступ к которым обеспечивается СУБД. Основное назначение баз данных заключается в обслуживании информационных потребностей пользователя, а также поддержке системы моделей ГИС. В БД хранится не только фактологическая информация на определенный момент времени, но также начальные условия и коэффициенты уравнений модели, используемых в режиме имитационного моделирования.

Для поиска и выборки данных используются различные команды запросов пользователя. Использование или комбинирование различных команд дает возможность представлять результаты запроса в различном виде: табличном, графическом, картографическом. В зависимости от запроса, фактическая информация может быть дополнена статистически параметрами: средним значением, дисперсией и т.д.

Блок моделей. Данный блок включает программное обеспечение, предназначенное для различных операций по обработке данных. Поскольку ГИС строится как многоцелевая и многофункциональная информационно-моделирующая система, то в ее состав включаются пакеты прикладных программ, а также банк стандартизованных моделей.

Центральное место в ГИС занимает система автоматизированного картографирования. При организации ГИС могут быть использованы уже готовые модели или программные блоки, отвечающие требованиям решаемых задач. Стандартизация частных моделей, моделирующих отдельные свойства ландшафта или его компонентов (почва, растительность, миграция веществ в ландшафте) упрощает процедуру информационного обеспечения моделей, а главное, дает возможность использовать имеющийся опыт в области моделирования конкретных процессов в ландшафте при решении новых задач.

Важное место в ГИС отводится блоку экспертного моделирования и экспертных оценок. В данной части ГИС ведущая роль отводится эксперту, специалисту в конкретной предметной области. Работа данного подблока ГИС состоит в автоматизации традиционных методов анализа и синтеза геокологической информации, выполняемых экспертом на основе набора эмпирических правил.

Система управления диалогом пользователя. Функционирование ГИС как целостной системы обеспечивается системой управления диалогом пользователя. Данный блок осуществляет взаимосвязь между отдельными подсистемами ГИС, организуя диалоговое взаимодействие пользователя с системой. В зависимости от решаемой задачи выполняется автоматическая настройка ГИС на ее решение. Для этого из банка моделей выбирается необходимая модель, из информационного блока все необходимые данные. Блок оценки и принятия решений. Результаты работы ГИС анализируются в блоке оценки и принятия решений. Следует отметить, что система управления диалогом пользователя неразрывно связана с блоком оценки и принятия решений посредством формирования набора сценариев, выборов методов отображения (табличного, картографического) получаемых результатов.

Блок оценки, как и диалоговая система, рассчитан на различные режимы работы ГИС. Наиболее простой - это использование ГИС как информационно-справочной системы, более сложный, касается разработки автоматизированной методики анализа результатов имитационного моделирования.

Выбор сценариев напрямую связан с оценкой геоэкологических ситуаций и во многом опирается на знание эксперта о наиболее типичных или вероятных условиях поведения изучаемого природного объекта под воздействием возмущающих факторов.

16. Геоинформационное картографирование— это автоматизированное создание и использование карт на основе географических информационных систем и баз картографических данных. Также геоинформационное картографирование понимают как информационно-картографическое моделирование геосистем.

Геоинформационное картографирование может подразделяться на отраслевое и комплексное, аналитическое и синтетическое, в соответствии с чем выделяют различные виды и типы картографирования.

В основе геоинформационного картографирования лежит комплексное, синтетическое и оценочно-прогнозное картографирование. Со временем также получило развитие системное картографирование, при котором внимание сосредотачивается на целостном отображении геосистем и их элементов (подгеосистем), иерархии, вза­имосвязей, динамики, функционирования. В связи с этим появилась необходимость в применении математических методов (статистический анализ, моделирование и др.) и автоматизированных технологий. Среди характерных черт геоинформационного картографирования наиболее важны следующие: системный подход к отображению и анализу гео­систем; высокая степень автоматизации, с использова­нием баз цифровых картографических данных и баз географических (геологических, экологи­ческих и др.) данных; интерактивность картографирования, сочетание методов создания и использования карт, а также многосредность, позволяющая сочетать иконические, текстовые, звуковые данные, различные изоб­ражения и видеоданные; оперативность, приближающаяся к реальному вре­мени, в том числе с широким использованием дан­ных дистанционного зондирования и глобальных систем спутникового позиционирования; многовариантность, допускающая разносторон­нюю оценку ситуаций и спектр альтернативных решений; применение компьютерного дизайна и современ­ных графических средств, поддерживающих как векторную, так и растровую графику; создание изображений новых видов и типов (различные электронные векторные и синтезированные векторно-растровые карты, модели поверхностей, трехмерные компьютерные моде­ли, анимация и др.); • преимущественно проблемно-практическая ориен­тация картографирования, нацеленная на обеспечение принятия решений.

Геоинформационное картографирование — программно-управляемое картографирование. Оно сочетает в себе такие методы, как дистанционное зондирование, космическое картографирование, а также картографические методы исследований и математико-картографическое моделирование.

17.

18. При сравнении указанных способов оцифровки следует учиты­вать, что хотя ввод с дигитайзера достаточно трудоемок и требует кропотливого труда квалифицированного специалиста, пока он не может быть полностью заменен автоматизированным.

Основные достоинства ручной оцифровки:

• получение выходной информации сразу в векторной форме, пригодной для использования в системах CAD. Объем получае­мых файлов небольшой (порядка 2 Мб на лист формата АО), что существенно снижает требования к ресурсам компьютера и уде­шевляет систему в целом;

• максимально высокая точность оцифровки;

• возможность расслоения изображения по цветам (монохром­ные сканеры этого не делают, цветные широкоформатные скане­ры пока еще очень дороги);

• возможность качественной оцифровки плохо сохранившихся или сильно загрязненных документов;

• низкая стоимость дигитайзеров (по сравнению с широкофор­матными сканерами), что делает их применение во многих случа­ях экономически более эффективным (если объемы работ по оцифровке невелики).

Преимущества автоматизированной оцифровки:

• возможность ввода самой сложной графической информации (слайды, фотографии и т. д.);

• высокая скорость ввода информации, позволяющая работать с большими бумажными архивами (тысячами, десятками тысяч еди­ниц хранения) в картографии, машиностроении, строительстве.

• Необходимо учитывать, что технологический процесс автома­тической оцифровки и последующей векторизации требует учас­тия квалифицированных специалистов, обученных работе как на сканере, так и с векторизаторами, а также больших компьютерных ресурсов.

19. Довольно часто для эффективной реализации одних компьютерных операций предпочитают векторный формат, а для других растровый. Поэтому, в некоторых системах реализуются возможности манипулирования данными в том и в другом формате, и функции преобразования векторного в растровый, и наоборот, растрового в векторный форматы.

В геоинформационных системах получили широкое распространение как векторные, так и растровые способы представления графических данных. Обычно пространственная информация в ГИС представлена в виде слоев. При этом каждый слой, наряду с графической информацией, содержит и атрибутивную, т.е. описательную (как правило, в виде реляционной базы данных, привязанной к графическим объектам на карте). Поэтому ГИС-форматы зачастую представлены не одним, а несколькими файлами: файлом с графикой, файлом с базой данных, индексным файлом для связи графики с базой данных и т.п. Поскольку каждый ГИС-пакет имеет собственный формат данных, то возникают сложности три экспорте данных из одной программы в другую. Из наиболее популярных векторных ГИС-форматов следует упомянуть шейп-файлы Arc View GIS (ESRI Inc.), покрытия Arclnfo ESRI Inc.) и таблицы MapInfo (MapInfo Corp.). Широкое применение в ГИС получили также векторные форматы САПР: DWG, DXF AutoCAD (Autodesk Inc.) и DGA MicroStation Bentley Corp.). Из растровых ГИС-форматов можно отметить GRID ArcInfo. Цифровые данные дистанционного зондирования обычно поставляются в закрытых форматах спутниковых систем, а затем конвертируются для дальнейшей работы в растровый формат IMG ERDAS Imagine (Leica Geosystems Inc.) или некоторые другие.

20. Широкий спектр объектов можно группировать при заданном масштабе наблюдения на точки, линии, области и поверхности, а также классифицировать при помощи измерений их характеристик в четырех различных шкалах: номинальной, порядковой, интервалов, отношений - в зависимости от требуемого описания и степени сравнения. Далее необходимо узнать, как объекты взаимодействуют в пространстве, создавая общую картину.

Определение местоположения объекта означает, что должен быть некий механизм сообщения положения каждого наблюдаемого объекта. Первым типом такого механизма является абсолютное местоположение, дающее определенную фиксированную точку на поверхности Земли. Но прежде необходимо иметь систему координат, в которой будет выражаться это положение и которая имеет фиксированное соотношение с земной поверхностью.

21. Объекты реального мира, рассматриваемые в геоинформационных системах, отличаются пространственными, временными и тематическими характеристиками.

Пространственные характеристики определяют положение объекта в заранее определенной системе координат, основное требование к таким данным – точность.

Временные характеристики фиксируют время исследования объекта и важны для оценки изменений свойств объекта с течением времени. Основное требование к таким данным – актуальность, что означает возможность их использования для обработки, неактуальные данные – это устаревшие данные.

Тематические характеристики описывают разные свойства объекта, включая экономические, статистические, технические и другие свойства, основное требование – полнота.

22 ГИС общего назначения, в числе прочего, обычно выполняет пять процедур (задач) с данными: ввод, манипулирование, управление, запрос и анализ, визуализацию. Ввод. Для использования в ГИС данные должны быть преобразованы в подходящий цифровой формат. Процесс преобразования данных с бумажных карт в компьютерные файлы называется оцифровкой. В современных ГИС этот процесс может быть автоматизирован с применением сканерной технологии, что особенно важно при выполнении крупных проектов. Манипулирование. Часто для выполнения конкретного проекта имеющиеся данные нужно дополнительно видоизменить в соответствии с требованиями системы. Например, географическая информация может быть в разных масштабах (осевые линии улиц имеются в масштабе 1: 100 000, границы округов переписи населения - в масштабе 1: 50 000, а жилые объекты - в масштабе 1: 10 000). Управление. В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов. При увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными эффективнее применять системы управления базами данных (СУБД) с специальными компьютерными средствами для работы с интегрированными наборами данных (базами данных). Запрос и анализ. При наличии ГИС и географической информации имеется возможность получать ответы простые вопросы (Кто владелец данного земельного участка? На каком расстоянии друг от друга расположены эти объекты? Где расположена данная промзона?) и более сложные, требующие дополнительного анализа, запросы. Визуализация. Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде карты или графика. Карта - это очень эффективный и информативный способ хранения, представления и передачи географической (имеющей пространственную привязку) информации. Раньше карты создавались на столетия. 

23. Обязательным элементом определения ГИС следует считать указание на пространственность, операционно-функциональные возможности и прикладную ориентацию системы.

Современные геионформационные системы (ГИС) представляют собой новый тип интегрированных информационных систем. Современная ГИС – это автоматизированная система, имеющая большое количество графических и тематических баз данных, соединенная с модельными и расчетными функциями для манипулирования ими и преобразование их в пространственную картографическую информацию для принятия на ее основе разнообразных решений и осуществления контроля.

География является связующим звеном информации, получаемой из многочисленных источников. ГИС - это информационная система, которая построена, чтобы работать с данными соотнесенными с пространственными и географическими координатами. Другими словами, ГИС - это и система базы данных со специфичными возможностями для пространственно соотнесенных данных, и множество операций для анализа этих данных.

Карты могут быть оцифрованы, или вручную отслежены с компьютерной мышкой, чтобы собрать признаки координат. Электронные сканирующие устройства будут преобразовывать линии карты и точки в цифры. ГИС может быстро генерировать карту с линиями, которые показывают количество дождевых осадков. Карта может быть продумана как контурная ливневая карта. ГИС-моделирование опирается на базы данных и базы знаний. Первые интегрируют цифровые картографические, аэрокосмические, статистические и другие данные, отражающие пространственные положения, состояния и отношения объектов, а вторые - содержат совокупности логических правил, сведений и концепций, необходимых для выполнения моделирования и принятия решений. В структуре ГИС выделяются территориальный (позиционный) и отраслевой (тематический) блоки, называемые также соответственно метрическими и тематическими составляющими или идентификационной и классификационной, позиционной (геометрической или тополого - геометрической) и содержательной (таблично - атрибутивной), которые аналогичны метрическим характеристикам географической основы карт и их специальной или тематической нагрузке. Системе управления базами данных можно поставить в соответствие систему условных знаков на карте и т.д.