18.2. 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, вероятно, 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 амбулаторий и центров 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: 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. 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 областей 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 вре­мени и места (типа движения урагана);

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

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

• беспроволочные технологии, объединенные с GPS для поддер­жания оперативного ввода движущихся объектов типа грузовиков.

Обширный класс информационно-справочных систем основан на гипертекстовых документах и мультимедиа. Наибольшее распространение такие системы получили в Internet.

Класс офисных информационных систем нацелен на перевод бумажных документов в электронный вид, автоматизацию делопроизводства и управление документооборотом.