- •Геоинформационные системы и технологии // 09.03.02 Информационные системы и технологии
- •1. Определение и задачи геоинформатики
- •2.Фундаментальные понятия геоинформатики. Понятие «геоинформационная система» и «геоинформационные технологии»
- •3. Периодизация развития геоинформатики. История развития ГИС
- •4. Классификация ГИС
- •5. Принципы функционирования ГИС. Структура универсальных ГИС
- •6. Программно-аппаратное обеспечение ГИС
- •7. Принципы организации данных в ГИС
- •8. Геореляционная модель данных
- •9. Источники данных ГИС
- •10. Технологии сбора пространственной информации. Единство измерений. Существующие шкалы измерений. Качество данных. Типы ошибок данных.
- •11. Цифровое представление пространственных данных в виде набора шейп-файлов, преимущества и недостатки // это могут спросить на практике
- •12. Геоинформационное картографирование
- •13. Моделирование пространства с помощью TIN-моделей
- •14. Фигура и размеры Земли, используемые модели. Геодезическая основа карт.
- •15. Системы координат, применяемые в геодезии и картографии
- •16. Геодезическая система координат. Система прямоугольных координат
- •17. Геоид и референц-эллипсоид, системы координат, связанные с референц-эллипсоидом
- •18. Картографические проекции. Масштаб. Искажения. Классификация картографических проекций
- •19. Разграфка и номенклатура листов топографических карт и планов
- •20. Цифровая модель местности. Структура ЦММ. Понятие одномерных, двумерных, трехмерных ЦММ
- •22.Типы пространственных объектов в ГИС. Принцип послойной организации данных. Объектно-ориентированный принцип
- •23. Понятие о моделях пространственных данных. Представление пространственных данных. Модель пространственных данных
- •24. Растровые модели данных. Метод группового кодирования. Регулярно-ячеистое представление данных. Квадротомическая модель данных
- •26. Топология и топологические отношения пространственных объектов
- •27. Спагетти-модель и ее цифровое представление, преимущества и недостатки
- •28. Особенности топологического и послойного представления данных в ГИС
- •29.Сравнение двух методов представления пространства: дискретное пространство и непрерывное пространство
- •30. Различные возможные формы описания пространства, примеры
- •31. Модели поверхностей. Регулярная сеть. Классификация регулярных сетей. Триангуляционная сеть
- •32. Общие принципы визуализации пространственных данных. Визуализация векторных данных. Визуализация растровых данных
- •33. Тематические карты. Основные методы (тематические визуализаторы), используемые для создания тематических карт
- •34. Генерализация. Варианты решения задачи генерализации
- •35. Геоизображения
- •36. Картографо-математическое моделирование
- •37. Определение и задачи пространственного анализа
- •38. Измерительные операции ГИС
- •39. Анализ отношений пространственных объектов. Бинарные отношения
- •40. Пространственные запросы. Пространственные функции. Пространственные операторы
- •41. Оверлейные операции. Буферные зоны
- •42. Сетевой анализ. Анализ инженерных сетей. Задачи, решаемые на основе транспортных сетей
- •43. Анализ геополей
- •44. Расчет зон видимости/невидимости
- •45. Восстановление геополей
- •46. Основные стандарты в области геоинформатики
- •48. Цифровое моделирование рельефа
- •49. Пространственные метаданные
- •50. Применение ГИС в различных областях (транспорт, инженерные коммуникации, управление чрезвычайными ситуациями, природные ресурсы, недвижимость, экология, здравоохранения и т.д.)
- •Практика
- •1. Создание слоя shapefile
- •2. Создание и редактирование векторного объекта
- •3. Настройки прилипания для проекта
- •4. Создание и настройка макета
- •5. Инструменты оцифровки
- •6. Дополнительные инструменты оцифровки
- •7. Стиль векторного слоя
- •8. Стиль растрового слоя
- •9. Подписи слоя
- •10. Таблица атрибутов слоя
- •11. Калькулятор полей
- •12. Инструменты сетевого анализа
- •13. Привязка растра
- •14. Векторная геообработка (буферизация, обрезка и т.д.)
- •15. Векторная обработка геометрии
- •16. Векторный анализ
- •17. Растровый анализ рельефа
- •18. Расчет уклонов по ЦМР
- •19. Создание и сглаживание изолиний
- •20. Инструменты выбора объектов
- •Доп вопрос: Алгоритм Дейкстры и A*
● Хранение, обновление и управление данными ● Обработка, моделирование и анализ данных ● Контроль качества данных
● Вывод и визуализация данных в картографической, графической и трёхмерной форме[ГОСТ Р 52155-2003]
3. Периодизация развития геоинформатики. История развития ГИС
Возникновение и развитие геоинформационных систем было
предопределено богатейшим опытом топографического и тематического картографирования, успешными попытками автоматизировать картосоставительский процесс, а также революционными достижениями в области компьютерных технологий, информатики и компьютерной графики.
Периодизация развития ГИС
В истории развития геоинформационных систем принято выделять четыре
основных периода:
1. Пионерный период (конец 1950-х — ранние 1970-е годы)
Характеристика: Исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоретические работы по ГИС.
Этот период развивался на фоне революционных успехов компьютерных технологий: появления электронных вычислительных машин (ЭВМ) в 1950-х годах, цифрователей, плоттеров, графических дисплеев и других периферийных устройств в 1960-х годах при одновременном создании
программных алгоритмов и процедур графического отображения информации.
Большое влияние на развитие ГИС в этот период оказали теоретические работы в области географии и пространственных взаимосвязей, а также становление количественных методов в географии в США, Канаде, Англии и Швеции.
Ключевые проекты:
● Географическая Информационная Система Канады (CGIS) — разработана в 1960-х годах под руководством Роджера Томлинсона, считающегося одним из основоположников ГИС. CGIS предназначалась для анализа данных земельного учета и была первой крупномасштабной реально функционирующей ГИС. Она
внесла следующие инновации:
● использование сканирования для автоматизации процесса ввода геоданных
● расчленение картографической информации на тематические
слои и разработка концептуального решения о таблицах атрибутивных данных
● функции и алгоритмы оверлейных операций с полигонами и
картометрических измерений ● Гарвардская лаборатория компьютерной графики и
пространственного анализа (Harvard Laboratory for Computer Graphics & Spatial Analysis) Массачусетского технологического института, основанная Говардом Фишером в середине 1960-х годов. Её программные разработки включали: SYMAP, CALFORM, SYMVU,
ODYSSEY (предшественник ARC/INFO). В этой лаборатории Дана
Томлин заложила основы картографической алгебры, создав семейство растровых программных средств MAP, PMAP, aMAP.
2. Период государственных инициатив (ранние 1970-е — 1/2 1980-е годы)
Характеристика: Развитие крупных геоинформационных проектов, поддерживаемых государством; формирование государственных институтов в области ГИС; снижение роли и влияния отдельных исследователей и небольших групп.
Ключевые проекты:
● 1969 — основание ESRI Inc. (ArcGIS) ● 1972 — запуск Landsat 1
● DIME (Dual Independent Map Encoding) — формат представления картографических данных, разработанный Национальным бюро переписей США для обработки и представления данных Национальной переписи населения (1970). ВПЕРВЫЕ был широко использован топологический подход к организации управления географической информацией с математическим описанием пространственных взаимосвязей между объектами.
● POLYVRT — программа, осуществляющая конвертирование адресов
проживания в географические координаты.
3. Период коммерческого развития (профессиональный, 2/2 1980-е годы —
1990-е годы)
- 1980е - Появление ПК и рабочих станций, создание коммерческих ГИС, развитие методов пространственного анализа и работы с растровыми
данными
-1985 - Запущена система глобального позиционирования GPS
-1988 - начало популяризации ГИС. Издание первого международного журнала GIS World
4. Массовый период (конец 1990-х годов — по настоящее время)
Характеристика: Повышенная конкуренция среди коммерческих производителей геоинформационных технологий; доступность и открытость программных средств; появление пользовательских клубов и телеконференций; начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.
Ключевые разработки:
● GRASS (Geographic Resources Analysis Support System) —
программный продукт, созданный американским инженерным корпусом (Army Corps of Engineers) для задач планирования природопользования и землеустройства. В конце 1980-х годов был открыт для бесплатного пользования (public-domain) включая исходные тексты программ, что позволило пользователям и программистам создавать собственные приложения.
● ArcView 1 for Windows — ESRI, Inc. открыла свой программный продукт для неограниченного бесплатного пользования в 1994 году.
Государственные инициативы:
● Циркуляр А-16 (США, 19 октября 1990) — направлен на максимальное развитие национальных цифровых ресурсов пространственной информации с привлечением федеральных,
