Теория

«80% данных так или иначе связаны с географией» US Office of Management and Budget, 2002

ГИС - это технология, а именно специфические данные и специальное программное обеспечение, которое умеет с такими данными работать.

Дальше специфические данные будем называть геоданными, а специальное программное обеспечение – ПО ГИС.

В задачи этой статьи не входит рассказ о том, что можно сделать с помощью ГИС. Сформулировать вопрос мы предоставляем самому читателю. Но если совсем коротко, то ГИС используют для всего, что связано с геоданными, например их:

• Визуализацией - красивые карты и схемы это один из способов представления геоданных;

• Доставкой до конечного пользователя и сбора - геоданные нужны для прокладки маршрутов и учета имущества, ГИС помогает их собрать и показать пользователю;

• Анализом и управлением - распространение болезней, планирование строительства, реестры и кадастры.

На самом деле, все особенности ГИС не являются:

• Уникальными именно для ГИС. Вы можете встретить элементы этой технологии во многих других, смежных областях. Например, мы имеем дело с пространственными системами координат и в области САПР.

• Строгими. По большому счету, в ГИС есть только одно жесткое общее правило: ГИС - про пространственные данные (хотя это не означает, что вы не сможете использовать ГИС как графический редактор или редактор, скажем, таблиц). Все остальные особенности изложенные ниже являются наиболее часто встречаемыми, на самом деле из них существует масса исключений, многие ГИС развиваются по своему, в чем то необычному пути. Поэтому к любому, кажущемуся категоричным заявлению ниже стоит мысленно добавлять "... как правило ...".

Геоданные

ГИС работает с географическими данными (они же "геоданные", "пространственные данные" или "геопространственные данные").

Сами ГИС появились как гибрид баз данных (БД) и инженерной графики (САПР), поэтому объекты, с которыми имеем дело в ГИС также объединяют в себе две сущности:

геометрию и атрибутивную информацию (атрибутику).

Так, объект "дорога" в понимании ГИС это:

• геометрический примитив: совокупность поворотных точек каждая из которых имеет координаты и соединенных друг с другом в определенном порядке

• атрибутивное описание: совокупность пар ключ=значение.

Эта особенность ГИС поначалу обособила ГИС от параллельно развивавшихся каждая в своём "русле" баз данных и САПР. Сейчас границы технологий существенно размылись. У нас есть базы данных способные хранить геоданные (например PostgreSQL/PostGIS) и САПР имеющие представление о том, где в географическом пространстве находятся объекты, с которыми мы в них работаем (например AutoCAD Map).

Как создаются геоданные

Геоданные от обычных данных отличаются наличием координат определяющих их географическую привязку. Для того, чтобы создать геоданные нам необходимо выполнить процесс географической привязки. Важно при этом понимать, что является при этом источником координат.

Мы можем получить координаты:

• Из системы геопозицинирования - такой как GPS или ГЛОНАСС;

• Из других, уже привязанных, карт;

]Метаданные

Метаданные – ДАННЫЕ о данных, описывающая их особенности. Например, про отдельный набор мы хотели бы знать:

• кто, как и когда создал этот набор

• как правильно его цитировать при использовании

• какая лицензия у данных

• каков масштаб данных

• многое многое другое.

Существует огромное количество специальных форматов и спецификаций для описания геоданных: американский FGDC, европейские ISO19115/ISO19139 и INSPIRE, наконец наш ГОСТ Р 52573-2006.

Особенность ГИС- послойная организация данных

Структуры данных

Существует несколько типов структур геоданных. Наверняка вам придется столкнуться с векторной и растровой.

Растровая структура:

• Элемент структуры: пиксел

• Объект: пиксел

• Может находиться: только в ячейках регулярной прямоугольной сети

• Хорошо подходит для описания и хранения непрерывных значений

• Одному объекту соответствует одно значение

• Примеры: космоснимки, отсканированные и географически привязанные различные картографические материалы, до этого бывшие бумажными (становятся геоданными после появления координат)

Векторная структура:

• Элемент структуры: узел и ребро

• Объект: точка, линия, полигон

• Может находиться: где угодно

• Хорошо подходит для описания и хранения дискретных объектов

• Одному объекту может соответствовать много атрибутов

• Примеры: местоположения отдельных объектов, дорожная сеть

Следует внимательно отнестись к выбору структуры данных. Ошибка может привести к неоправданному усложнению процессов редактирования данных, увеличению размера занимаемого на диске, перевод данных из одной структуры в другую может оказаться неожиданно сложным и трудоемким.

Процесс перевода информации из растровой структуры в векторную называется векторизацией, обратно - растеризацией.

Выбор структуры данных целиком зависит от задачи. Картографическая основа создаваемая с нуля всегда векторная, так как каждый ее объект - дискретен, но для массового распространения ее часто растеризуют. Высота над уровнем моря является непрерывным признаком и эти данные обычно имеют растровую структуру, но если вам нужно показать только несколько изогипс (линий равных значений высоты) или вершин, то использовать для этого растр - нецелесообразно.

Разумеется, в ГИС часто объединяют слои имеющие разные структуры для их совместной визуализации и анализа.