1.4 Географические информационные системы (гис, зис, кам, эс)

Раз заложили цифровую информацию о местности в ЭВМ, то естественно возникает желание ее там и использовать для решения большого круга задач. Это значит добавление прикладных программ для анализа и переработки этой информации.

Первая реально работающая ГИС появилась в Канаде в начале 60-х годов. С середины 80-х годов началась разработка ГИС на базе ПЭВМ и их тесная связь с фотограмметрией. Основой для создания ГИС послужили автоматизированные картографические информационно- поисковые системы (первый этап автоматизированного создания карт). В ГИС добавились подсистема пользователя, т.е. задачи анализа районов земной поверхности и анализа картинформации в базе данных. (Гарелик И.С. ГИС и дистанц. зондир. Итоги науки и техники. Сер. Иссл. Земли из косм. М.,1989.-Т.3-С.3-80 )

Направление развития: телекоммуникации, интеграции отдельных систем в региональные, национальные, межнациональные и глобальные структуры.

Внедрение в ГИС экспертных систем.

ГИС есть автоматизированная система управления базой данных, предназначенная для сбора, хранения, вызова, анализа и вывода пространственных данных или данных, имеющих географическую привязку. ГИС - это интерактивная многокомпонентная многофункциональная высокоорганизованная система.

Информационной основой ГИС служит банк данных (база данных БД)

Математической основой ГИС служат блоки моделирования, в том числе математико-картографического и визуализация информации как непосредственно извлекаемой из БД, так и получаемой в результате моделирования и анализа.

Основные характеристики гис

Основное назначение: сбор, обработка, хранение и представление информации о положении в пространстве, количественных и качественных характеристиках объектов земной поверхности (на, над и под).

Структура: типы элементов, их количество, взаимосвязь, расположение.

Функция: изменение возможных состояний системы для достижения цели.

Функционирование ГИС состоит в обращении и обогащении информации.

Обращение включает восприятие, передачу, обработку, представление и воздействие.

В ходе восприятия происходит структурное, статистическое и семантическое обогащение хранимой информации.

Передача связана с приемом и устранением шумов.

Обработка может осуществляться цифровым, аналоговым или ручным способом.

Представление м. быть графическим (карта), экран в условных знаках.

Воздействие есть влияние на принятие решения.

Информация об объектах бывает топологическая, параметрическая и абстрактная. Форма ее - дискретная и непрерывная.

Для оценки информации применяются специальные информационные меры, наряду с традиционными.

Обзорная семантическая информация количественными мерами не оценивается.

Основное отличие гис от картографических систем (cam):

1 многоуровневое структурирование данных

2 ориентация на объект и разделение геометрии и графики

3 принятие во внимание топологии

4 присваивание атрибутов и единое управление геометрическими данными и атрибутами

5 анализ данных.

Общие черты ГИС и картсистем:

1) хранение больших объемов данных

2) использование большого количества устройств для дигитализации и вывода данных

3) широкое использование редактирования данных

4) выбор или изменение вида вывода данных.

15.1 ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ ЭС - программы, перерабатывающие данные и знания.

Блоки ЭС: база знаний, банк данных, механизм логических решений и интерфейсы человек-ЭВМ.

База знаний (БЗ) разной формы. Распространена форма правил вида ЕСЛИ-ТО. Другие формы: семантические сети, фреймы, списки, предикатная логика. Банк данных содержит данные о текущем состоянии решаемой проблемы: исходные факты, дедуктивные цепи.

Механизм логических решений есть звено, соединяющее БЗ и БД в процессе решения задачи. Осуществляется многократно перебор и сравнение сведений из БЗ с фактами из БД.

Примеры ЭС ( 80-е годы FLL-TX EXPERT, EMICYN, EXSYS, GURU, ZOOPS, Mycin и др.

ЭС может применяться для дешифрирования, прогнозирования, диагностики, оформления планирования, Оценки актуальности карты, поиска ошибок и корректуры, управления и контроля. Примеры:

Ганновер ЭС для распознавания объектов на крупномасштабной карте.

Огайо для интерпретации ЦКМ.

Кингстон (Великобритания) для проектирования карт

ЭС COAST для распознавания по снимкам 4 типов береговой формы.

ЭС ACRONYM для дешифрирования снимков (Стенфорд, США)

ЭС анализа цифр. изображений с Ландсат

ЭС управления банком данных крупномасштабного картографирования Питсбург (США)

15.2. КОМПОНЕНТЫ ГИС

ГИС есть средство решения пространственных задач, например, создания карты, принятия решений и действий. Она должна обеспечивать доступ к данным, их хранение, обработку и анализ и представление

Соответственно этому ГИС делится на ПодСистемы:

ПС обработки данных

ПС анализа данных query-запрос

ПС управления management

ПС пользования информацией.

ПС обработки данных служит для сбора, ввода и хранения соответствующих данных

сбор данных: первичных, вторичных, съемок, изображений

ввод данных: преобразование к машинной записи, геокодирование,

обработка изображений, трансформирование и форматирование элементов (объектов)

хранение данных: основные детализированные данные, сводки площадных единиц, сводки временных периодов

ПС анализа данных служит для (retrieval) поиска, анализа и выдачи данных, включая картирование и графический дисплей. функции: поиск, статистич. анализ, моделирование, выход: выработка сообщения, картирование, граф. дисплей, машинные записи

ПС управления обеспечивает организационные, персональные и процедурные вопросы для получения осмысленного решения функции: организация, штат, процессы выход: на ПС обработки и ПС анализа

ПС пользования информацией обеспечивает тренировку пользователя и стратегию использования, которая должна быть установлена адекватно компонентам пользования информацией. Пользователи: исследователи, планеры, руководители

Итак, КОМПОНЕНТЫ ГИС следующие: ПС управления, ПС сбора данных, ПС ввода и хранения данных, ПС поиска и анализа данных, ПС вывода информации, ПС пользователя, База данных

15.3 БАЗА ДАННЫХ ГИС

Отличие от других БД в том, что для топографии важны пространственные отношения: непрерывность, связанность, смежность и др., которые человеку очевидны.