● Оверлей-операции (топологическое и арифметическое наложение слоёв)
● Буферизация и построение зон влияния ● Пространственные запросы и поиск ● Интерполяция и аппроксимация
● Картографическая алгебра (для растровых данных) ● Моделирование и прогнозирование
Подсистема визуализации
● Отображение векторных и растровых данных ● Картографическое оформление ● Интерактивная навигация и масштабирование
● Трёхмерная визуализация рельефа и объектов ● Анимация процессов
Интеграция компонентов
Все компоненты взаимодействуют посредством прикладных интерфейсов
программирования (API). Модульная реализация повышает надёжность и отказоустойчивость системы, а также упрощает её развитие и добавление
новых функциональных возможностей.[Sitronics]
6. Программно-аппаратное обеспечение ГИС
Определение и назначение
Техническое (аппаратное) обеспечение ГИС — комплекс технических
средств, используемых для реализации функциональных возможностей
геоинформационных систем, включая устройства ввода, обработки, хранения и передачи данных.[ГОСТ Р 52438-2005]
Программное обеспечение ГИС — совокупность программ, в которых реализованы функциональные возможности геоинформационных систем, и сопровождающей программной документации.[ГОСТ Р 52438-2005]
АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИС
Аппаратное обеспечение включает непосредственно компьютеры различных типов и периферийные устройства, которые обеспечивают функции хранения данных, ввода информации, обработки и передачи информации.[Studfile]
Выбор конфигурации аппаратного обеспечения должен осуществляться по результатам анализа предполагаемых объемов хранящихся данных, типов решаемых задач и требуемой скорости обработки и визуализации данных.[КПФУ]
Основные типы компьютеров в составе ГИС:
1. Персональные компьютеры (ПК)
● Базовые компоненты ПК определяются: материнской платой,
процессором, оперативной памятью, видеосистемой и системным интерфейсом[КПФУ]
● ГИС-приложения требуют работы с графикой, поэтому ПК должны быть оснащены качественной видеокартой и достаточным объёмом видеопамяти[Studfile]
● Используются как рабочие станции пользователей
● Примеры использования: настольные ГИС (Desktop GIS), ГИС-вьюеры, аналитические рабочие места
2. Рабочие станции (Workstations)
● Реализуют многозадачность и позволяют подключение большого количества менее мощных ЭВМ[КПФУ]
● Базируются на процессорах RISC-архитектуры и часто работают с операционными системами типа UNIX, VAX/VMX[КПФУ]
● Предназначены для сложных вычислений и высокопроизводительной обработки больших объёмов данных[Studfile]
● Используются для задач анализа и моделирования, которые требуют мощного процессора
3. Серверы
● Предназначены для централизованного хранения данных и управления сетевыми ресурсами
● Критически важны объём жёсткого диска (для хранения больших объёмов геоданных)
● Поддерживают одновременную работу множества пользователей ● Реализуют архитектуры клиент-серверных и облачных ГИС
4. Мобильные устройства
● Смартфоны и планшеты для работы с ГИС в полевых условиях и для доступа к данным через мобильные ГИС-приложения
Периферийные устройства ввода информации
Дигитайзер (планшет оцифровки)
Устройство для ручного цифрования картографической и графической документации. Процесс оцифровки с помощью дигитайзера включает:
● Обведение контуров карт специальным курсором ● Ввод координат, кодов и атрибутов объектов в интерактивном
режиме[Studfile]
Сканер
● Обеспечивает автоматическое сканирование и оцифровку печатных картографических материалов
● Преобразует графические изображения в цифровой формат ● Необходимы для подготовки исходных пространственных данных
Система спутникового позиционирования (GPS/ГЛОНАСС)
● Получение координат объектов в реальном времени ● Используется для полевых съёмок и геокодирования объектов
Другие устройства ввода
● Клавиатура и компьютерная мышь
● Навигационные приёмники
● Специализированная аппаратура для сбора полевых данных (электронные тахеометры, нивелиры)
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИС
Структура и требования
Программное обеспечение ГИС должно включать общее и специальное
программное обеспечение.[ГОСТ Р 52155-2003]
БАЗОВЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА
Операционные системы (ОС)
● Управление ресурсами ЭВМ и процессами, использующими эти ресурсы
● Обеспечивают совместимость и согласованность всего ПО ● Примеры: Windows, Linux (включая специализированные
дистрибутивы), macOS, Unix[ГОСТ Р 52155-2003] ● Обязательные характеристики: согласованность и
защищённость[ГОСТ Р 52155-2003]
Программные среды разработки
● Инструменты для создания пользовательских приложений и расширений ГИС
● Позволяют разработчикам создавать специализированные модули
Системы управления базами данных (СУБД)
● Управление хранением и доступом к пространственным данным
● Обеспечивают функции индексирования, поиска и оптимизации
запросов
● Примеры: PostgreSQL с расширением PostGIS, Oracle Spatial, SQL Server Spatial[ГОСТ Р 52155-2003]
● Критически важны для целостности и консистентности данных
Сетевое программное обеспечение
● Обеспечивает связь между компьютерами в сети ● Поддерживает работу в архитектуре клиент-серверных ГИС
● Протоколы для интернет-ГИС (WMS, WFS, WCS — стандарты
OGC)[ГОСТ Р 52155-2003]
СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Библиотека программных средств
Реализуют основные операции геоинформационных технологий:[ГОСТ Р
52155-2003]
● Сбор и ввод данных ● Обработка и трансформация координат ● Управление данными
● Пространственный анализ и запросы
● Оверлей-операции
● Буферизация ● Интерполяция и моделирование
Специализированные модули
● Векторизаторы картографических изображений — автоматическое и полуавтоматическое преобразование растровых изображений в векторные данные
● Картографические визуализаторы — инструменты для оформления и
визуализации карт ● Модули обработки дистанционного зондирования — работа со
спутниковыми снимками и аэрофотосъёмкой ● Средства пространственного анализа — инструменты для анализа и
моделирования явлений[ГОСТ Р 52438-2005] ● Расчётно-аналитические системы — выполнение сложных расчётов и
прогнозирования
Прикладные программы
Совокупность программ, предназначенных для решения задач конкретной ГИС, ориентированные на конкретные предметные области:[ГОСТ Р
52155-2003]
● Земельные ГИС ● Экологические ГИС
● Геолого-геоморфологические ГИС ● Городские и муниципальные ГИС
● ГИС для управления ресурсами и природопользования
Графический пользовательский интерфейс (GUI)
● Обеспечивает удобный и интуитивный доступ пользователей к инструментам ГИС
● Меню, панели инструментов, диалоговые окна ● Интерактивная работа с картами
Функциональные подсистемы, поддерживаемые ПО ГИС:
Программное обеспечение должно поддерживать следующие основные
функциональные подсистемы:[ГОСТ Р 52155-2003]
1. Подсистема сбора и ввода данных
● Ввод координатных данных вручную ● Импорт данных из внешних источников
● Сканирование картографических материалов
● Интеграция данных спутникового позиционирования
2. Подсистема хранения и управления данными
● Организация и индексирование данных ● Управление метаданными
● Резервное копирование и восстановление
3. Подсистема обработки и анализа
● Трансформация и конвертирование данных ● Пространственные и атрибутивные запросы ● Аналитические и статистические операции ● Моделирование и прогнозирование
4. Подсистема визуализации и вывода
● Картографическое представление данных ● Интерактивное масштабирование и навигация ● Вывод на печать и в различные форматы
● Трёхмерная визуализация[ГОСТ Р 52155-2003]
Требования к качеству программного обеспечения
Основные оцениваемые характеристики качества программных средств ГИС включают:[ГОСТ Р 52155-2003]
● Функциональность — полнота и точность реализации требуемых
функций ● Надёжность — способность выполнять предусмотренные функции
без сбоев ● Эффективность — использование вычислительных ресурсов (память,
процессорное время)
● Сопровождаемость — возможность внесения изменений и исправления ошибок
● Мобильность — переносимость между различными платформами и
ОС
● Согласованность — соответствие стандартам и единству интерфейса