1. Географическая информационная система mapinfo

1.1. Основные понятия географической информационной системы и геоинформатики

Под географической информационной системой (ГИС) понимают аппаратно-программный человеко-машинный комплекс, обеспечивающий сбор, обработку, отображение и распространение пространственно-координированных данных, интеграцию данных и знаний о территории для их эффективного использования при решении научных и прикладных географических задач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозированием и управлением окружающей средой и территориальной организацией общества. [Тикунов Геоинформатика]. ГИС классифицируют по нескольким основаниям: пространственному охвату (глобальные, национальные, региональные, местные и др.); объекту и предметной области информационного моделирования (природоохранные, земельные, ГИС лесоустройства и др.); проблемной ориентации; функциональным возможностям; уровню управления (федеральные, региональные, специального назначения) и др.

Функции ГИС:

• сбор данных;

• обработка данных;

• концептуальные и формальные модели анализа данных;

• процесс принятия решений.

Термин «геоинформатика» произведен от термина «информатика», обозначающего научное направление, которое изучает теорию, методы и способы накопления, обработки и передачи данных, информации и знаний с помощью ЭВМ и других технических средств, или группу дисциплин, занимающихся различными аспектами применения и разработки вычислительных машин, к которым относятся математика, программирование, программное обеспечение, вычислительные сети и др. Специфические аспекты информатизации различных областей научной и производственной деятельности породили ряд частных «информатик». Например, экоинформатика, геоэкоинформатика.

Геоинформатика – наука, технология и производственная деятельность по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию географических информационных систем; по разработке геоинформационных технологий; по прикладным аспектам или приложениям ГИС для практических или научных целей.

В основе теории геоинформатики как учения о ГИС лежит несколько базовых понятий, таких как пространственные объекты, пространственные данные, модели пространственных данных, функции их обработки, включая функции пространственного анализа и геомоделирования.

Существует еще одна дисциплина как геоматика. Под геоматикой обычно понимают область деятельности, связанную с использованием системного подхода к выбору средств сбора, интеграции, обработки и распространения пространственных данных в совокупности потоков цифровой информации. Геоинформатика – технологическая основа создания и эксплуатации ГИС. Суть геоинформационных технологий составляют ввод, обработку и вывод пространственных данных. К основным функциональным группам геоинформационной технологии входят:

1. ввод и редактирование данных (цифрование данных, сканирование, векторизация, импорт);

2. поддержка моделей пространственных данных (векторная, растровая, трехмерные и др.);

3. хранение данных (базы данных (БД), системы управления базами данных (СУБД);

4. преобразование систем координат и трансформация картографических проекций;

5. растрово-векторные операции;

6. измерительные операции и операции аналитической геометрии;

7. полигональные операции; пространственно-аналитические операции;

8. пространственное моделирование (геомоделирование);

9. цифровое моделирование рельефа и анализ поверхностей;

10. вывод данных.

Одним из ключевых понятий геоинформатики является пространственный объект (графический примитив) как цифровое представление объекта реальности (цифровая модель местности), содержащее его местоуказание и набор свойств, характеристик, атрибутов или сам этот объект. Выделяют четыре основных типа пространственных объектов: точечные, линейные, площадные (полигональные), контурные и поверхности. Некоторое множество цифровых данных о пространственных объектах образует пространственные данные. Составляющие пространственных данных кратко называют геометрией и атрибутами.

Пространственные типы объектов БД могут группироваться в слои, именуемыми также покрытиями или темами. Цифровое покрытие (слой, тема) – семейство однотипных (одной мерности) пространственных объектов, относящихся к одному классу объектов в пределах некоторой территории и в системе координат, общих для набора слоев.

В геоинформационных системах для ввода и визуального отображения информации используются цифровые географические карты. Цифровая карта – цифровая модель поверхности, сформированная с учетом законов картографической генерализации в принятых для карт проекции, разграфке, системе координат и высот. По сути, термин “цифровая карта” означает именно цифровую модель, цифровые картографические данные. Цифровая карта создается с полным соблюдением нормативов и правил картографирования, точности карт, генерализации, системы условных обозначений. Цифровая карта служит основой для изготовления обычных бумажных, компьютерных, электронных карт, она входит в состав картографической базы данных, является одним из важнейших элементов информационного обеспечения ГИС и одновременно может быть результатом функционирования ГИС.

Работающая ГИС включает в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители и методы.

Аппаратные средства. Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров.

Программное обеспечение ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации. Ключевыми компонентами программных продуктов являются: инструменты для ввода и оперирования географической информацией; система управления базой данных (DBMS или СУБД); инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации (отображения); графический пользовательский интерфейс (GUI или ГИП) для легкого доступа к инструментам.

Данные. Это вероятно наиболее важный компонент ГИС. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе. В процессе управления пространственными данными ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных, а также может использовать СУБД, применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении данных

Исполнители. Широкое применение технологии ГИС невозможно без людей, которые работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач. Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы.

Методы. Успешность и эффективность (в том числе экономическая) применения ГИС во многом зависит от правильно составленного плана и правил работы, которые составляются в соответствии со спецификой задач и работы каждой организации.

Наиболее известны в нашей стране программные продукты ГИС: Arc View, ArcInfo, ArcGIS (Environment System Research Institute), MapInfo (MapInfo Corp.), MGE (Intergraph), GeoDraw/GeoGraph/GeoConstructor (ЦГИ ИГ РАН, Москва), Atlas GIS (Strategic Mapping Inc.), WinGIS/WinMAP (Progis), Geocad System 3 (Geocad Ltd, Новосибирск), Sinteks/Tri (Трисофт), КАРТА 2000 (GeoSpectrum International, Москва) и др.

В лесном хозяйстве и лесной промышленности используется целое множество программного обеспечения от разных производителей: MapInfo, TopoL, ГеоГраф/GeoDraw, ЛабМастер, WinGIS/WinMap, ArcInfo, ArcView, MapEDIT, Easy Trace, ForsGIS, AviaFireProc, ERDAS, ГИС «Лесные пожары», ГИС «Лесные ресурсы» и др.

Системы лесоустроительной информации с использованием ГИС-технологий используются следующие:

• ГИС «Лесфонд» (НВФ «Лабмастер», г. Екатеринбург);

• ЛесГис (ФГУП «ЗапСибЛесПроект»);

• ЛесИС (ООО «ЛесИС», г. Москва);

• ЛугИС («Севзаплеспроект», г. Санкт-Петербург).

Источники пространственных данных для ГИС – основа их информационного обеспечения. Среди них традиционно различают картографические, статистические, аэрокосмические материалы, которые вводятся и/или заимствуются из других ГИС. Также используются данные специально проводимых полевых исследований и съемок, а также литературные (текстовые) источники. Важным источником для ГИС является Интернет – продажа данных и размещение собственной (рекламной) информации. Одним из актуальных источников данных для ГИС являются материалы дистанционного зондирования. Это данные, получаемые с носителей космического и авиационного базирования. В последнее время широко используются глобальные системы позиционирования.