госы_1 / 1 - 2 Word
.doc1. Понятие о географических информационных системах
Структура и классификация.
ГИС как географическая информационная система является специализированной системой. Она функционально направлена на решение задач в области географии.
В наиболее общем смысле, геоинформационные системы это инструменты для обработки пространственной информации, обычно явно привязанной к некоторой части земной поверхности и используемые для управления ею.
Обязательными элементами более или менее полного определения ГИС следует считать указание на “ пространственность”, операционно - функциональные возможности и прикладную ориентацию систем.
Считалось, имея ввиду ГИС профессионально - географической направленности, что пространственность является необходимым условием для квалификации некоторой информационной системы как географической (например, автоматизированные радионавигационные системы, хотя и оперируют пространственно определенными данными, к географическим информационным системам не принадлежат). Основанием для отличия “ географических ” от “ негеографических “ информационных систем не может служить и содержание собираемых данных: идентичные по своему содержанию базы данных могут обслуживать совершенно различные (в том числе чисто географические и явно негеографические) приложения. Наоборот, системы разного целевого назначения вынуждены аккумулировать одинаковые сведения. Например, база данных с цифровым представлением рельефа используется для автоматизированного вычерчивания изогипс на топографической карте, расчета и картографирования морфометрических показателей, поиска оптимальных трасс шоссейных дорог или иных коммуникаций.
Одной из разновидностей ГИС становятся системы, основанные на материалах дистанционного зондирования, объединяющие функциональные возможности геоинформационных технологий с развитыми функциями обработки дистанционных изображений, так называемые интегральные ГИС .
Минимальный набор критериев, позволяющих идентифицировать каждую конкретную геоинформационную систему, образует “ систему координат “ трехмерного пространства, осями которого являются: территориальный охват и связанный с ним функционально масштаб (или пространственное разрешение), предметная область информационного моделирования и проблемная ориентация.
При всем многообразии операций, целей, областей информационного моделирования, проблемной ориентации и иных атрибутов, характерных для создаваемых и действующих ГИС , логически и организационно в них можно выделить несколько конструктивных блоков, называемых также модулями или подсистемами, выполняющими более или менее четко определенные функции. Функции ГИС в свою очередь вытекают из четырех типов решаемых ею задач:
1. Сбор;
2. Обработка;
3. Моделирование и анализ;
4. Их использование в процессах принятия решений.
Что касается классификации ГИС, то здесь наметилось тоже несколько направлений. Например, классификация по их проблемной ориентации:
• Инженерные;
• Имущественные (ГИС для учета недвижимости), предназначенные для обработки кадастровых данных;
• ГИС для тематического и статистического картографирования, имеющие целью управление природными ресурсами, составление карт переписям и планирование окружающей среды;
• Библиографические, содержащие каталогизированную информацию о множестве географических документов;
• Географические файлы с данными о функциональных и административных границах;
• Системы обработки изображений с Ландсата и др.
Однако быстрая изменчивость и множественность вариантов решаемых проблем требует введения иных классификаций, учитывающих структуру и архитектуру ГИС.
Разработана и представлена 3 - х компонентная классификация ГИС по следующим признакам:
1) характеру проблемно - процессорной модели;
2) структуре модели баз данных;
3) особенностям модели интерфейса.
На верхнем уровне классификации все информационные системы подразделены на пространственные и непространственные. ГИС, естественно, относятся к пространственным, делясь на тематические (например социально - экономические) и земельные (кадастровые, лесные, инвентаризационные и др.). Существует разделение по территориальному охвату (общенациональные и региональные ГИС ); по целям (многоцелевые, специализированные, в том числе информационно - справочные, инвентаризационные, для нужд планирования, управления); по тематической ориентации (общегеографические, отраслевые, в том числе водных ресурсов, использования земель, лесопользования, туризма, рекреации и др.).
2. Понятие информационной системы
Информационная система (ИС) в целом - автоматизированная система, предназначенная для организации, хранения, пополнения, поддержки и представления пользователям информации в соответствии с их запросами.
Рассмотрим укрупненную функциональную схему информационной системы (рисунок 1).
1 - система организации, хранения и представления информации;
2 - система ввода, обновления и корректировки информации;
3 - система потребления информации.
Как видно из этой схемы, область определения любой информационной системы (предметная область) представляет собой некоторое информационное пространство, содержащее совокупность информационных объектов. Каждый из объектов может быть описан с точки зрения систем организации и хранения, ввода, обработки и поиска информации, систем потребления информации и взаимосвязей данного объекта с другими объектами рассматриваемой предметной области. В общем случае информационное пространство неоднородно, так как содержит информационные объекты, различающиеся по методам формирования, организации и пополнения информации.
Все преобразования информации, осуществляемые системой 1, можно свести к пяти основным процедурам: хранение, поиск, обработка, ввод, вывод. Первые три процедуры являются внутренними, а четвертая и пятая обеспечивают связь данной системы с объектами предметной области, т. е. источниками информации и внешней средой (потребителями информации). Таким образом, любая информационная система и обрабатываемая ею информация образуют сложную неоднородную систему, которая в свою очередь, является элементом еще более сложной глобальной системы "природа - человек - человеческая деятельность-общество".
Работа информационных систем заключается в обслуживании двух встречных потоков информации: ввода новой информации и выдачи текущей информации по запросам.
Поскольку главная задача информационной системы — обслуживание клиентов, система должна быть устроена так, чтобы ответ на любой запрос выдавался быстро и был достаточно полным. Эти требования обеспечиваются наличием стандартных процедур поиска информации и тем, что данные системы расположены в определенном порядке.
Эффективность управления любой динамической системой во многом определяется тем, как организованы хранение, поиск, обработка и пополнение информации. Очевидно, что управление возможно только в той системе, в которой четко определены информационные связи как между отдельными элементами, так и с внешней средой. В этом случае обеспечиваются возможность координации деятельности различных подсистем, сопряжения данной системы управления с системами более высокого и более низкого уровней.
Доведение информации до потребителя в требуемом объеме, в заданные сроки и удобной для восприятия форме. Именно использование информационных ресурсов таким образом позволяет минимизировать расход всех других видов ресурсов (материальных, трудовых, финансовых, вычислительных) при информационном обеспечении потребителей.
Таким образом, информационные ресурсы представляют собой один из обязательных элементов, необходимых для осуществления любого вида человеческой деятельности: производства, управления, научных исследований, проектирования новой техники и технологии, подготовки и переподготовки кадров.
Информационные системы, содержащие информационные ресурсы, разделяют по масштабу на одиночные, групповые, корпоративные.
Одиночные информационные системы реализуются на автономном компьютере. Такая система может содержать несколько простых приложений, связанных общим информационным фондом, и рассчитана на работу одного пользователя или группы пользователей, разделяющих по времени одно рабочее место.
Групповые информационные системы ориентированы на коллективное использование информации членами рабочей группы (одного подразделения), чаще всего строятся на основе локальной вычислительной сети. Однотипные или специализированные рабочие места обеспечивают вызов одного или нескольких конкретных приложений. Общий информационный фонд представляет собой базу данных или совокупность файлов документов.
Корпоративные информационные системы являются развитием систем для рабочих групп и ориентированы на масштаб предприятия, могут поддерживать территориально разнесенные узлы или сети. Главная особенность - обеспечение доступа из подразделения к центральной или распределенной базе данных предприятия (организации) помимо доступа к информационному фонду рабочей группы.
В зависимости от особенностей применения информационные системы делят на две основные группы: системы информационного обеспечения и системы, имеющие самостоятельное целевое назначение и область применения.
К числу ИС, имеющих самостоятельное значение, относятся информационно-поисковые (ИПС), информационно-справочные системы (ИСС) и информационно-управляющие системы (ИУС) различных видов. Информационно-поисковые и информационно-справочные системы предназначены для хранения и представления пользователю информации (фактографических записей, текстов, документов и т.п.) в соответствии с некоторыми формально задаваемыми характеристиками. Для ИПС и ИСС характерны два основных этапа функционирования: сбор и хранение информации; поиск и выдача информации пользователю. Движение информации в таких системах осуществляется по замкнутому контуру от источника к потребителю информации. При этом ИПС или ИСС выступает лишь как средство ускорения поиска необходимых данных..
В зависимости от режима организации поиска ИПС и ИСС могут быть разделены:
1. Документальными называют информационно-поисковые системы, в которых реализуется поиск в информационном фонде документов или текстов в соответствии с полученным запросом с последующим предоставлением пользователю этих документов или их копий. Вся обработка полученной информации в документальных ИПС осуществляется самим пользователем.
2. Фактографические информационно-поисковые системы реализуют поиск и выдачу фактов, текстов, документов, содержащих сведения, которые могут удовлетворить поступивший запрос пользователя. В этом случае осуществляются поиск не какого-то конкретного документа, а всей совокупности сведений по данному запросу, хранящихся в информационном фонде ИПС или ИСС. Основным отличием фактографических информационно-поисковых систем от документальных является то, что эти системы предоставляют пользователю не только ранее введенный документ, но и обработанную информацию.
Существует обширный класс ИСС, основанных на использовании гипермедиа-структур, представляющих собой совокупность логически связанных текстовых, графических, аудио- и видеоматериалов. В настоящее время эти системы нашли широкое применение в Internet (Intranet) при организации доступа к базам данных на WWW-серверах.
Самостоятельный подкласс информационно-справочных систем составляют географические информационные системы (ГИС).
Основой связи между объектами ГИС является позиционирование в системе координат земной поверхности. Это дает основание говорить о том, что основой интеграции данных в ГИС являются географические координаты. Одним из основных отличий ГИС от других АС с пространственной локализацией следует считать применение теории графов для создания топологии линейных и ареальных объектов и использование криволинейных систем координат и картографических проекций для связи пространственных объектов с точками земной поверхности.