●​ ГИС реального времени — обновляются непрерывно или в реальном времени (например, системы мониторинга, системы управления транспортом)

Интегрированные и специальные типы ГИС

●​ Интегрированные ГИС (ИГИС) — системы, объединяющие функциональные возможности ГИС с цифровой обработкой изображений и дистанционным зондированием

●​ Полимасштабные ГИС — основаны на множественных масштабных

представлениях пространственных объектов, обеспечивая воспроизведение данных на любом уровне масштабного ряда на основе единого набора данных с наибольшим разрешением

●​ Пространственно-временные ГИС — оперируют пространственно-временными данными и позволяют анализировать динамику развития объектов и процессов во времени[Studfile]

5. Принципы функционирования ГИС. Структура универсальных ГИС

Основные принципы функционирования ГИС

Геоинформационные системы работают на основе следующих ключевых принципов:

1. Принцип многослойной интеграции данных

ГИС объединяют географическую информацию (карты, спутниковые

снимки, цифровые модели рельефа) с табличными и атрибутивными

данными о свойствах объектов, что позволяет проводить комплексный пространственный анализ. Данные организуются в виде слоёв (логических

слоёв), каждый из которых содержит информацию об одной категории объектов.[Phosagro]

2. Принцип цифрового моделирования

Информационную основу ГИС образуют цифровые представления (модели) реальности. Модель — это описание объектов исследования, которое сохраняет основные свойства объектов, но не содержит второстепенных деталей. Это позволяет упростить данные без потери критически важной информации.[Phosagro]

3. Принцип единого информационного пространства

Все разнородные данные (геодезические, дистанционно-зондируемые, статистические) приводятся к единому формату, позволяя обрабатывать их как единый согласованный массив информации в общей базе

данных.[Phosagro]

4. Принцип связности позиционных и непозиционных данных

Каждый пространственный объект связан с двумя группами данных:

●​ Позиционные данные — координаты, геометрия объекта

●​ Непозиционные данные (атрибуты) — описание свойств,

качественные и количественные характеристики объекта

Система поддерживает постоянную связь между этими данными.[Phosagro]

Функциональные блоки работы ГИС

ГИС функционирует на основе трёх основных блоков:[Phosagro]

1. Сбор и интеграция географических данных

Географические данные получают из разных источников, которые могут иметь несовместимые форматы. Например, спутниковые снимки и аэрофотосъёмка имеют различные масштабы, разрешение и технические показатели. Задача ГИС — привести все необходимые сведения к единому формату и занести их в общую базу данных.

Источники пространственных данных:[ГОСТ Р 52438-2005; Phosagro]

●​ Картографические материалы (базовые слои)

●​ Данные дистанционного зондирования Земли (спутниковые снимки, аэрофотосъёмка)

●​ Результаты геодезических измерений (нивелиры, теодолиты, электронные тахеометры, GPS-приёмники)

●​ Данные государственных статистических служб ●​ Данные стационарных измерительных постов наблюдений ●​ Литературные и справочные данные

2. Анализ и интеграция данных

Второй этап — обработка собранных и отформатированных данных. ГИС

используют широкий спектр инструментов и методов для анализа:

●​ Пространственные запросы

●​ Расчёты расстояний и площадей

●​ Геостатистический анализ ●​ Моделирование процессов

●​ Операции с атрибутивными данными (сортировка, фильтрация, агрегация)

Это помогает выявлять паттерны в географических данных и решать

задачи:

●​ Инвентаризации: что находится где?

●​ Мониторинга: что изменилось?

●​ Прогнозирования: что и где будет?[Phosagro]

3. Визуализация и представление данных

Результаты анализа представляются в форме:[ГОСТ Р 52438-2005]

●​ Картографических изображений ●​ Графических представлений

●​ Виртуально-реальностных визуализаций ●​ Табличных и статистических отчётов ●​ Трёхмерных моделей

Структура универсальной ГИС

Универсальная (полнофункциональная) ГИС включает пять основных компонентов:[Phosagro]

1. Данные (Data)

Пространственные данные в форме их цифровых представлений:

●​ Векторные данные — точки, линии, полигоны с координатами и

атрибутами

●​ Растровые данные — матрица ячеек (пикселей) с приписанными им

значениями ●​ Квадротомические и гибридные модели

ГИС содержит как исходные данные, так и производные информационные слои, полученные в результате обработки и анализа.[ГОСТ Р 52438-2005]

2. Программное обеспечение (Software)

Ключевые компоненты ПО:[Phosagro]

●​ Система ввода и обработки географической информации — цифрование, редактирование, трансформация данных

●​ Система управления данными — база данных, система управления базами данных (СУБД), индексирование

●​ Системы анализа и пространственных запросов — оверлей операции, буферизация, оптимизационные задачи

●​ Системы визуализации — отображение данных в картографической и графической форме

●​ Системы атрибутивных запросов — поиск и фильтрация по свойствам ●​ Графический пользовательский интерфейс (GUI) — для легкого

доступа к инструментам

●​ Встроенная среда разработки — для создания дополнительного ПО и расширений

Аппаратное обеспечение (Hardware)[Phosagro]

●​ Компьютеры (рабочие станции, ноутбуки, серверы, смартфоны)

●​ Устройства хранения данных (жёсткие диски, твёрдотельные

накопители, облачные хранилища) ●​ Устройства ввода информации:

●​ Сканеры (для оцифровки картографических материалов)

●​ Цифровые камеры и GPS-приёмники (для полевых измерений)

●​ Клавиатуры и компьютерные мыши ●​ Устройства вывода информации:

●​ Принтеры

●​ Плоттеры (для вывода больших карт) ●​ Проекторы

●​ Мониторы и дисплеи высокого разрешения

3. Люди (People) — Человеческий фактор

В функционировании ГИС участвуют специалисты разных профилей:[Phosagro]

●​ ГИС-специалист — проектирование и эксплуатация ГИС, архитектура системы

●​ ГИС-аналитик — постановка и выполнение пользовательских задач, пространственный анализ

●​ ГИС-менеджер — общее управление и развитие проектов, внешние связи, стратегия

●​ ГИС-программист — системное сопровождение и разработка пользовательских программ, расширений

●​ ГИС-техник — техническое сопровождение, эксплуатация оборудования, администрирование

4. Методы (Methods)

Совокупность приёмов, способов и технологических процедур для обработки пространственных данных:[Phosagro; ГОСТ Р 52438-2005]

●​ Методы переструктуризации данных — преобразование форматов,

интеграция разнородных источников ●​ Трансформация проекций и изменения координат — переход от

одной системы координат к другой ●​ Оверлейные методы — наложение нескольких слоёв для выявления

пространственных взаимосвязей ●​ Аналитические, графоаналитические и статистические методы —

выявление закономерностей

●​ Моделирующие методы — прогнозирование и сценарное

моделирование

5. Организационное и нормативно-правовое обеспечение

Совокупность стратегий, регламентированных мер, научно-технической документации, нормативных документов, организационно-правовых норм, материальных и финансовых ресурсов, поддерживающих функционирование геоинформационной системы на всех стадиях её жизненного цикла.[ГОСТ Р 52438-2005]

Это включает:

●​ Стандарты данных и форматов ●​ Положения о доступе и использовании данных ●​ Правила метаданных

●​ Процедуры обновления и контроля качества ●​ Финансовое и кадровое обеспечение

Структурные компоненты подсистем ГИС Подсистема ввода данных

●​ Сканирование и цифрование картографических материалов

●​ Обработка спутниковых снимков и аэрофотосъёмки

●​ Ввод геодезических данных ●​ Интеграция внешних баз данных

Подсистема хранения и управления данными

●​ База данных пространственных объектов

●​ Система управления базами данных (СУБД)

●​ Система индексирования и кэширования ●​ Управление метаданными

Подсистема обработки и анализа