Тема 2. Данные для гис

2.1 Источники данных

Источники пространственных данных для ГИС – основа их информационного обеспечения. Затраты на информационное обеспечение геоинформационных проектов достигают 90% от их общей стоимости. Тем не менее, информационное обеспечение ГИС остается крайне трудоемким делом. Это связано с тем, что цифровая среда существования ГИС предполагает цифровую форму обрабатываемых ею данных, а основную массу источников составляют аналоговые данные («бумажные» карты, статистические табличные отчеты, тексты).

ГИС, как правило, оперируют различными упорядоченными наборами данных. Среди них традиционно различают:

1. Картографические данные.

2. Данные дистанционного зондирования.

3. Статистические данные.

2.1.1 Картографические данные

Эти данные преобразуются и вводятся в среду ГИС и/или заимствуются из других геоинформационных систем. Использование географических карт как источников исходных данных для формирования баз данных удобно и эффективно по ряду причин:

- атрибутивные характеристики, полученные с картографических источников, имеют территориальную привязку;

- в них нет пропусков («белых пятен») в пределах изображаемого пространства (территории, акватории и др.);

- уже имеется множество технологий перевода этих материалов в цифровую форму.

Картографические источники отличаются большим разнообразием – кроме общегеографических и топографических карт насчитываются десятки и даже сотни типов различных тематических карт, один только перечень которых занял бы не одну страницу текста. Вкратце охарактеризуем основные блоки картографических источников. Организация таких блоков может основываться на имеющейся системе классификации карт:

Блоки картографических источников

1. Общегеографические карты:

- топографические (масштаб 1:200 000 и крупнее);

- обзорно-топографические (от 1:200 000 до 1:1000 000 включительно);

- обзорные (мельче 1:1 000 000).

Они содержат разнообразные сведения о рельефе, гидрографии, почвенно-растительном покрове, населенных пунктах, хозяйственных объектах, путях сообщения, линиях коммуникаций, границах. В геоинформатике эти карты служат для двух целей: получения информации о перечисленных объектах местности и пространственной привязки тематических сведений.

2. Тематические карты:

- карты геологического строения и ресурсов недр;

- геофизические карты;

- карты рельефа земной поверхности и дна океанов;

- метеорологические и климатические карты;

- гидрологические и океанографические карты;

- почвенные карты;

- геоботанические, зоогеографические карты;

- медико-географические карты;

- ландшафтные и общие физико-географические карты;

- карты народонаселения;

- карты охраны природы и др.

Следует отметить особую роль серий карт и комплексных атласов, где сведения приводятся в единообразной, систематизированной, взаимно согласованной форме: по проекции, масштабу, степени генерализации, современности, достоверности и другим параметрам. Такие наборы карт особенно удобны для создания тематических баз данных.

2.1.2 Данные дистанционного зондирования

Одним из основных источников данных для ГИС являются материалы дистанционного зондирования (ДЗ). Они объединяют все типы данных, получаемых с носителей:

- космические (пилотируемые орбитальные станции, корабли многоразового использования, автономные спутниковые съемочные системы и т.п.);

- авиационного базирования (самолеты, вертолеты и микроавиационные радиоуправляемые аппараты) и составляют значительную часть дистанционных данных (remotely sensed data) как антонима контактных (прежде всего наземных) видов съемок, способов получения данных измерительными системами в условиях физического контакта с объектом съемки.

Аэрофотосъемки регулярно выполняются в нашей стране с 30-х годов и за прошедший период накоплен фонд снимков, полностью покрывающих страну, а для многих районов – с многократным перекрытием, что особенно важно при изучении динамики объектов.

- к неконтактным (дистанционным) методам съемки, помимо аэрокосмических, относятся разнообразные методы морского (наводного) и наземного базирования, включая, например, фототеодолитную съемку, сейсмо, электромагниторазведку и иные методы геофизического зондирования недр, гидроакустические съемки рельефа морского дна с помощью гидролокаторов бокового обзора, иные способы, основанные на регистрации собственного или отраженного сигнала волновой природы.

В настоящий момент в России сложился и активно развивается рынок данных дистанционного зондирования Земли из космоса (ДЗЗ). Средние ежегодные темпы прироста рынка за последние 5 лет оцениваются в 70%. На этом рынке активно работает 5-10 российских частных компаний. Общая бизнес-модель такова: «сырье» — информация со спутников — покупается у коммерческих спутниковых операторов, представляющих такие страны как США, Индия, Япония, Израиль, государства Евросоюза. После формируются информационные продукты актуальные для конечного пользователя в России. Основным потребителем готовой продукции являются государственные органы или организации, тем или иным образом связанные с бюджетным финансированием. По оценкам экспертов до 75% общих объемов данных ДЗЗ из космоса на российском рынке потребляют бюджетные организации. Такой расклад совпадает с общемировой тенденцией, и объясняется тем простым фактом, что данные ДЗЗ нужны в первую очередь для получения объективной и независимой информации о территориально-распределенных процессах, то есть для осуществления функций управления и контроля, что в первую очередь необходимо государству. В частности силами коммерческих компаний и на основе иностранных данных ДЗЗ созданы и разрабатываются системы мониторинга процессов и территорий (по материалам инженерно-технического центра СканЭкс: http://www.scanex.ru/ru/).

Дистанционное зондирование осуществляется специальными приборами – датчиками. Датчики могут быть пассивными и активными, причем пассивные датчики улавливают отраженное или испускаемое естественное излучение, а активные способны сами излучать необходимый сигнал и фиксировать его отражение от объекта.

К пассивным датчикам относятся оптические и сканирующие устройства, действующие в диапазоне отраженного солнечного излучения, включая ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны.

К активным датчикам относятся радарные устройства, сканирующие лазеры, микроволновые радиометры и др. В настоящее время в области разработки оперативных космических электронных систем дистанционного зондирования наметилась тенденция к комбинированному использованию различных многоканальных, многоцелевых датчиков с высоким разрешением, включая всепогодное оборудование. Наряду с этим по-прежнему используются неоперативные космические системы с панхроматическим фотооборудованием и многоспектральными фотокамерами, обеспечивающими высокое разрешение и геометрическую точность.