- •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*
Недостатки:
● Сложность разрушения топологии при редактировании (требуется пересборка)
● Необходимость синхронизации между двумя хранилищами данных ● Дублирование границ между смежными объектами
Модель Покрытие (Coverage) в ArcInfo:
Практическая реализация геореляционной модели. Хранится в виде
каталога с наборами файлов для каждого класса объектов (точки, линии, полигоны). Таблица INFO содержит атрибутивные данные.[ESRI-CIS]
9. Источники данных ГИС
Основные источники пространственных данных: [ГОСТ Р 52438-2005]
1. Цифровые топографические и тематические карты
● Сканированные или изначально созданные в цифровом виде картографические материалы
● Масштабы от 1:25 000 до 1:1 000 000
2. Данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ)
Получение информации о земной поверхности без физического контакта:
● Спутниковые снимки — оптические данные (видимый и близкий инфракрасный спектр), панхроматические и мультиспектральные данные (разрешение 15-30 см)
● Радарные данные — работают независимо от облачности и времени суток
● Тепловые снимки — в инфракрасном диапазоне
● Аэрофотосъёмка — пилотируемые и беспилотные летательные аппараты (разрешение 3-5 см)
3. Данные систем спутникового позиционирования
● GPS — американская система ● ГЛОНАСС — российская система
● Используются для определения координат (широта, долгота, высота) и привязки объектов в полевых условиях
Для крупномасштабных приложений (1:500 и крупнее): [ГОСТ Р 52438-2005]
4. Геодезические данные
● Электронные тахеометры
● Теодолиты ● Нивелиры
● GPS-приёмники
● Высокоточные измерения координат и высот точек на местности
5. Лазерное сканирование (LIDAR)
● Воздушное лазерное сканирование (ВЛС) — с самолёта или вертолёта, масштаб 1:500-1:5000, облако точек (сотни-тысячи точек
на 1 м²), точность 5-8 см
● Наземное лазерное сканирование (НЛС) — со штатива, масштаб 1:50-1:500, точность до 0,5 мм, используется для объектов и фасадов
● Создают цифровые модели рельефа (ЦМР) и местности (ЦММ) в виде растра (GRID) или векторных треугольников (TIN)[INNOTER;
SOVZOND]
Дополнительные источники: [ГОСТ Р 52438-2005]
6. Данные кадастров
● Земельный кадастр ● Лесной кадастр
● Кадастр недвижимого имущества ● Структурированная информация о собственности и границах участков
7. Данные органов государственной статистики
● Статистические данные о населении, хозяйстве, социальной инфраструктуре
● Табличные атрибутивные данные
8. Другие информационные ресурсы
● Архивные данные
● Специальные исследования ● Отчёты о мониторинге
● Информация из различных ведомств и организаций
●
10. Технологии сбора пространственной информации. Единство измерений. Существующие шкалы измерений. Качество данных. Типы ошибок данных.
Технологии сбора пространственной информации:
1.Картографический способ — сканирование и оцифровка печатных картографических материалов
2.Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ)
● Спутниковые снимки (оптические, радарные, тепловые)
● Аэрофотосъёмка (самолёты, дроны)
3.Геодезические методы — полевые измерения тахеометрами, GPS, нивелирами
4.Лазерное сканирование (LIDAR) — ВЛС (воздушное) и НЛС (наземное)
5.Мобильный сбор данных — сбор информации на местности с помощью мобильных устройств с GPS
Качество пространственных данных (ПД)
Качество ПД — совокупность свойств, характеризующих пригодность
данных для решения поставленных задач. [ГОСТ Р 52438-2005]
Компоненты качества данных: [ГОСТ Р 57773-2017]
1. Полнота
● Необходимая достаточность и отсутствие избыточности пространственных данных
● Наличие всех требуемых объектов и атрибутов
2. Логическая согласованность
● Соблюдение ограничений на координатные и атрибутивные данные
● Корректность топологических отношений между объектами ● Согласованность по формату, структуре и топологии
3. Позиционная точность
● Плановая точность — близость к истинным координатам X, Y объекта
● Высотная точность — близость к истинным координатам Z (высота)
4. Временная точность
● Близость фиксируемого времени существования данных к фактическому
● Актуальность данных
5. Атрибутивная точность
● Близость фактических описательных данных к истинным свойствам объектов
Контроль качества ПД: [ГОСТ Р 52438-2005]
Осуществляется на всех этапах жизненного цикла:
1. Контроль исходных данных — проверка источников информации
2. Контроль при создании/обновлении — во время обработки
3. Финальный контроль — после завершения работ 4. Контроль при преобразовании — адаптация к требованиям
пользователя
Типы ошибок пространственных данных:
1. Ошибки позиционирования
● Отклонение координат от истинного положения
● Причины: погрешности GPS, ошибки при оцифровке карт, ошибки геодезических измерений
2. Ошибки атрибутирования
● Неправильные или отсутствующие описательные данные ● Причины: опечатки, неправильная классификация объектов
3. Ошибки полноты
● Пропущенные объекты или атрибуты ● Избыточные объекты и данные
4. Логические ошибки
● Нарушение топологических связей (пересечение полигонов, разрывы линий)
● Несоответствие форматам и структурам
5. Ошибки тематического содержания
● Неправильная классификация объектов ● Устаревшая информация
6. Систематические ошибки
● Постоянное смещение в одном направлении
● Постоянное искажение значений
7. Случайные ошибки
● Непредсказуемые отклонения
● Результат погрешностей приборов, ошибок оператора
Источники ошибок:
● Погрешности измерительной аппаратуры
● Ошибки оцифровки и редактирования ● Неправильная интеграция данных из разных источников
● Преобразования координат и проекций ● Человеческий фактор (ошибки операторов)
