1.3.9. Географические информационные системы (Geographical Information System)

Географические информационные системы (GIS) - пространственные системы поддержки принятия решений: геодемографическое, компьютерное картографирование и автоматизированные шаблоны - так называется группа приложений, основанных на обработке связей в пространстве. GIS собирает, запасает, преобразует, демонстрирует и анализирует данные, пространственно привязанные к земле. GIS имеет дисплей с богатыми возможностями демонстрации окружающей среды, что очень полезно для людей, принимающих решения.

Такие различные области, как управление природными ресурсами, государственная служба, NASA, военное и градостроительное проектирование, использовали GIS в течение 30 лет. Ученые, планировщики, нефтяные и газовые зонды, лесничие, военные и картографы стимулировали эту технологию, развивая сложные возможности для создания, показа и управления географической информацией. В 90-х годах географические компьютерные технологии привлекли внимание деловых пользователей. Сегодня Бюро статистики США обеспечивает бизнес высококачественными кодируемыми географическими данными, чтобы анализировать и манипулировать на рабочем столе с помощью GIS, без оцифровывания карт или сканирования фотографий.

Бизнес принимает gis

Использование GIS в бизнесе было много лет хорошо охраняемым секретом; самые ранние деловые энтузиасты географических технологий редко говорили о ней из-за ее высокой стоимости. Фирмы типа Mc-Donalds, у которых успех зависит от лучшего расположения, чем у конкурентов, были первыми, кто распознал деловые выгоды от применения GIS.

Выявление удобных участков - одно из наиболее распространенных деловых использований GIS, другие приложения включают рыночный анализ и планирование, материально-техническое снабжение и распределение, технику моделирования эксплуатационных условий и модели территориального расширения банков.

Эти примеры поясняют, как много функциональных областей в бизнесе используют GIS, чтобы распознавать и управлять их географическими зависимостями. Например, стоимость перевозок кажется, очевидно, более важной для транспорта, чем для здравоохранения. Однако связанные со здоровьем приложения GIS включают анализ приемлемых цен и готовность к поездкам по вызовам, планирование расположения услуг и комплектование персоналом в амбулаториях и центрах неотложной помощи, долгосрочное планирование потребностей службы здравоохранения и скорой помощи.

На чем базируются географические технологии

В GIS используются две основные модели для представления и анализа пространственных данных: растровый и векторный подходы. Хотя многие из сегодняшних настольных приложений могут использовать оба, полезно понять их различия.

Растровый подход предполагает разделение пространства на маленькие, одного размера ячейки, расположенные в сетке. В GIS эти ячейки могут задавать диапазон значений и "сознают" их расположение относительно других ячеек. Пиксели на экране компьютера основаны на той же самой идее. Размер ячеек относительно деталей ландшафта определяет точность данных. Спутниковые изображения и другие приложения дистанционного зондирования использовали способность растрового подхода, чтобы распознавать модели, которые встречаются среди больших пространств.

Наиболее знакомое, основанное на растре, применение географической технологии - прогноз погоды, который Вы видите по телевидению каждый день. Анализ данных растра, использующих статистические методы и математические модели, предполагает, что метеорологи отличают дождь от визуальных помех, а лесники распознают пораженные участки леса. Растровый подход доминировал в деловых приложениях для поиска природных богатств. В сельском хозяйстве используется основанная на растре GIS Глобальная навигационная система спутниковых приемников, чтобы планировать и обеспечивать снабжение гербицидами, пестицидами, удобрениями только те части поля, которые в этом нуждаются, избегая ненужного химического пересыщения почвы.

Векторный подход в GIS широко использовался в государственной службе и коммунальных сооружениях и наиболее широко в бизнесе. В векторных системах элементы ландшафта обозначаются точкой, линией или многоугольником. Точки часто используются, чтобы представить маленькие элементы типа адресов клиентов, полюсов энергии или движущихся предметов типа грузовиков. Линии используются для обозначения линейных элементов типа дорог и рек, они могут быть соединены вместе сетями. Многоугольники представляют области и поверхности типа озер, участков земли, коммерческих территорий, округов и почтовых индексов. Связи между векторными элементами называются их топологией; топология определяет, накладываются эти элементы или пересекаются. Векторные системы могут различать, например, остров в озере, пересечение двух дорог и клиентов внутри участка двухкилометрового радиуса.

Большинство GIS использует концепцию "слоя". Различные слои представляют разные типы географических элементов в той же самой области и сложены друг над другом (рис. 1.8). На этом рисунке [24] показаны следующие слои карты США: страна (State), штаты (Counties), скоростные магистрали (Highways), продавцы (Customer), продажи (Sales). Слои представляют собой одинаково обработанные прозрачные поверхности карт, чтобы были видны вместе различные географические особенности. Таким образом, намного лучше, чем в бумажных отображениях, электронные слои облегчают географическую обработку и анализ. Вопросы "что может" включают географический анализ:

• Что является соседним для этого элемента?

• Какой участок является самым близким?

• Что содержится внутри этой области?

• Какие элементы пересекаются?

• Сколько элементов и на каком они расстоянии на участке?

Бесконечный объектив с переменным фокусным расстоянием, панорамирование и центрирование, определение расстояния между двумя пунктами, нахождение и маркировка элементов, изменение символов и цвета по требованию - основные возможности для любого GIS. Рабочий стол GIS также обеспечивает пространственную обработку типа пересечения и соединения, назначение географических ссылок на адреса через кодирование и стандартную поддержку языка запроса для взаимодействия с данными атрибута.

Некоторые GIS-приложения автоматизировали сложные задачи поддержки принятия решения типа:

• обнаружение кратчайшего (длиннейшего) безопасного маршрута от А до В;

• определение, имеются ли другие области с подобными частями;

• группировка коммерческих территорий для минимизации внутреннего расстояния проезда, выравнивание потенциала или отсеивание наихудших перспектив.

Новые направления в географических технологиях включают:

• объемное и динамическое моделирование, чтобы моделировать время и место (типа движения урагана);

• показываемые на картах узлы Интернет и другой дружественной клиенту технологии типа VISA Web site, которые будут распознавать три самых близких места к точке ATM;

• географические возможности, вложенные в существующие приложения типа электронных таблиц, складов данных и средств добычи данных;

• беспроволочные технологии, объединенные с GPS, чтобы поддержать оперативный ввод движущихся объектов типа грузовиков.

Рис. 1.8. Слои карты США в GIS