1.3 Обобщенные функции гис-систем

1.3.1 Основні принципи функціонування гіс.

Сферы применения ГИС

В настоящее время геоинформационные технологии проникли практически во все сферы жизни. Отметим основные:

• Экология и природопользование

• Земельный кадастр и землеустройство

• Морская, авиационная и автомобильная навигация

• Управление городским хозяйством

• Региональное планирование

• Маркетинг

• Демография и исследование трудовых ресурсов

• Управление дорожным движением

• Оперативное управление и планирование в чрезвычайных ситуациях

• Социология и политология

Кроме того, ГИС используются для решения разнородных задач, таких как:

• обеспечение комплексного и отраслевого кадастра;

• поиск и эффективное использование природных ресурсов;

• территориальное и отраслевое планирование;

• контроль условий жизни населения, здравоохранение, социальное обслуживание, трудовая занятость;

• обеспечение деятельности правоохранительных органов и силовых структур;

• наука и образование;

• картографирование.

Большинство современных ГИС осуществляют комплексную обработку информации.

Обобщенные функции ГИС-систем:

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.

Сущность перечисленных функций будет рассмотрена в дальнейшем.

1.4 Гіс серед інших автоматизованих систем.

Необходимо рассмотреть место ГИС среди других автоматизированных систем, что требует дать краткую классификацию этих систем. Выбирая различные аспекты рассмотрения автоматизированных информационных систем можно дать различные их различные классификации.

По принадлежности к конкретной предметной области можно подразделить информационные системы на три класса: технические, экономические, информационно-аналитические

К техническим относят автоматизированные системы научных исследований (АСНИ), системы автоматизированного проектирования (САПР), гибкие производственные системы (ГПС), робототехнические комплексы (РТК)идр.

Информационно-аналитические автоматизированные системы включают: автоматизированные справочно-информационные системы (АСИС), базы данных (БД), экспертные системы (ЭС), статистические информационные системы (СтИС) и т.п.

Примером экономических систем могут служить автоматизированные системы управления (АСУ), бухгалтерские информационные системы (БУ-ИС), банковские информационные системы (БИС), биржевые информационные системы (БИС), маркетинговые информационные системы (МИС) и др.

Особенностью ГИС как интегрированной системы является то, что она интегрирует технологии трех перечисленных выше классов систем: технических, информационно-аналитических и экономических. Следовательно, ГИС могут быть использованы как любая из этих систем.

ГИС имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при изучении этих систем.

Одна из особенностей ГИС и геоинформационных технологий состоит в том, что они являются элементами информатизации общества. Это заключается во внедрении ГИС и геоинформационных технологий в науку, производство, образование и применение в практической деятельности получаемой информации об окружающей реальности.

Геоинформационные технологии являются новыми информационными технологиями, направленными на достижение ра»личных целей, включая информатизацию производственно-управленческих процессов.

Другой особенностью ГИС является то, что как информационные системы они являются результатом эволюции этих систем и поэтому включают в себя основы построения и функционирования информационных систем.

ГИС как система включает множество взаимосвязанных элементов, каждый из которых связан прямо или косвенно с каждым другим элементом, а два любые подмножества этого множества не могут быть независимыми не нарушая целостность, единство системы.

Автоматизированной информационной системой (АИС) называют организационно-техническую систему, использующую автоматизированные информационные технологии в целях обучения, информационно-аналитического обеспечения научно-инженерных работ и процессов управления

В настоящее время существует множество определений ГИС. Эта особенность обусловлена тем, что исторически ГИС развивались длительной время. Естественно, что они совершенствовались и, по мере их изменения, менялись их основные функции и свойства. Все это приводило к появлению новых определений ГИС, учитывающих их новые свойства и новые особенности.

Первые ГИС назывались "Географические информационные системы". Их определяли как комплексный блок компьютеров, предназначенных для ввода, хранения, анализа и вывода пространственно связанных данных. Эти ГИС ведут свое происхождение от Географической информационной системы Канады, построенной на базе первых больших ЭВМ и пакетной системы обработки данных. Эта первая ГИС была разработана в начале 1960х гг. задолго до появления недорогих персональных компьютеров и доступных для пользования баз данных. В это время геоинформатика как наука еще не сформировалась.

Несмотря на технические ограничения таких систем, было выявлено, что определенные виды анализа карт и инвентаризации, могут выполняться на ЭВМ значительно эффективней, чем вручную.

Следующим этапом развития ГИС считают начало 80х годов. Этот этап связывают с появлением реляционной модели данных, разработанной Коддом еще в 196970 гг. и разработанных на ее основе реляционных баз, заменивших иерархические базы данных.

Увлечение базами данных привело к тому, что ГИС стали называть "компьютеризированной базой данных" для хранения географической и тематической информации.

Однако базы данных предназначаются в основном для хранения, а не для обработки информации. Поэтому ГИС продолжали развиваться.

После разработки и использования специального программного обеспечения для решения задач геоинформатики появились новые определения ГИС, как "систем программного обеспечения" (без включения в них технологических возможностей). В этот период геоинформатика как наука завершала свое формирование.

Увлечение автоматизацией кадастра, в первую очередь городского, привело к появлению названия городские информационные системы.

Следующим этапом развития ГИС следует считать использование программного обеспечения систем автоматизированного проектирования (САПР) для работы с графической информацией и построения карт. Это середина 80х годов. В это время еще не были созданы специализированные программные продукты для задач ГИС и работы по автоматизированному составлению карт велись с помощью программных пакетов САПР. Следует упомянуть популярный продукт того времени "Автокад" фирмы Автодеск.

Главным достижением программного обеспечения САПР явилось создание системы послойного представления графической информации (чертежей, карт). Графическая информация типизировалась (см. гл.2) и типизированные данные помещались в отдельный слой. Каждый слой напоминал ы прозрачную бумагу. Совокупность слоев создавала привычную картину графической информации, но в отдельности каждый слой было удобно обрабатывать независимо от других.

Другим достижением САПР было введение так называемых "блоков" для получения проектных документов. Блоками называли типовые повторяющиеся элементы, хранящиеся в базе данных. Блок создавался независимо и вставлялся в заданные точки чертежа неограниченное число раз. Это существенно сокращало объем данного чертежа при его хранении в базе данных.

В случае редактирования блока, редакция автоматически происходила во всех частях чертежа, в которых этот бок был вставлен. Этим существенно сокращались редакционные работы графического документа. Позже механизм блоков послужит основой создания библиотек условных картографических знаков.

В начале 90х годов стали появляться интегрированные программные продукты и интегрированные информационные системы. Информатика становится основой подготовки различных специалистов в области обработки информации.

Кроме того, появилась потребность в информационных системах, позволяющих осуществлять глобальную интеграцию различных видов информации. Появились новые информационные технологии и системы.

Все это привело к необходимости создания ГИС как автоматизированной интегрированной информационной системы.

Информатизация коснулась сегодня всех сторон жизни общества, и трудно, пожалуй, назвать какую-либо сферу человеческой деятельности - где не ощущалось бы ее мощное воздействие. В науках о Земле информационные технологии породили геоинформатику и географические информационные системы (ГИС), причем слово "географические" обозначает в данном случае не столько "пространственность" или "территориальность", а скорее комплексность и системность исследовательского похода.

Начало развития геоинформационных систем относится к концу 60-х годов, но только в последние 6-7 лет эти системы получили бурное распространение. Основной причиной такого скачка является развитие вычислительной техники. Современные геоинформационные системы оперируют колоссальнымиобъемами текстовой и графической информации, модельными расчетами, качественной графикой, требующих значительных машинных ресурсов. До недавнего времени ЭВМ, имеющие характеристики, приемлемые для ГИС, стоили очень дорого, и подобную покупку могли позволить себе лишь крупные организации. Сегодня в связи со значительным снижением цен на вычислительную технику машины с высоким быстродействием стали доступны гораздо большему кругу потенциальных покупателей. Кроме этого, значительно увеличилось на рынке число поставщиков геоинформационных систем, проводится большое количество ГИС ориентированных конференций, огромная работа ведется членами профессиональных ассоциаций.

Существует несколько причин растущей популярности геоинформационных систем. Среди них - постоянное совершенствование диалога между машиной и пользователем, благодаря которому овладеть работой с ГИС можно путем минимального обучения. Все расширяющийся круг пользователей ГИС открыл новые возможности для обмена накопленной информацией. Некоторые системы комплектуются по желанию заказчика готовыми базами данных. Все это приводит к тому, что в настоящее время покупателями ГИС становятся небольшие города и области, отдельные отрасли промышленности, здравоохранение, образование и т. п.

На сегодняшний день существуют тысячи ГИС, используемых в экономике, политике, экологии, управлении ресурсами и охране природы, кадастре, науке и образовании. Геоинформационные системы охватывают все пространственные уровни: глобальный, региональный, национальный, локальный, муниципальный, интегрируя разнообразную информацию о нашей планете: картографическую, данные дистанционного зондирования, статистику и переписи, кадастровые сведения, гидрометеорологические данные, материалы полевых экспедиционных наблюдений, результаты бурения и подводного зондирования и т.д.

ГИС тесно связана рядом других типов информационных систем. Ее основное отличие заключается в способности манипулировать и проводить анализ пространственных данных. Хотя и не существует единой общепринятой классификации информационных систем, приведенное ниже описание должно помочь дистанциировать ГИС от настольных картографических систем, систем САПР (CAD), дистанционного зондирования, систем управления базами данных (СУБД или DBMS) и технологии глобального позиционирования (GPS).