1. Этапы разработки интегрированной информационной системы

Информационная система — это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Современное понимание информационной системы предполагает использование в качестве основного технического средства переработки информации компьютера. Кроме того, техническое воплощение информационной системы само по себе ничего не будет значить, если не учтена роль человека, для которого предназначена производимая информация и без которого невозможно ее получение и представление.

В развитии информационных систем выделяют следующие этапы [3]:

1950-1960гг. Первые информационные системы появились в пятидесятых годах. Они были предназначены для обработки счетов и расчета зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счетных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов.

1960-1970гг. Шестидесятые годы знаменуются изменением отношения к информационным системам. Информация, полученная из них, стала применяться для периодической отчетности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций, а не только обрабатывать счета и считать зарплату.

1970-1980гг. В семидесятых – начале восьмидесятых годов информационные системы начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений.

1980-2000гг. К концу восьмидесятых годов концепция использования информационных систем вновь изменяется. Они становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях организации любого профиля. Информационные системы этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают организации достичь успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечивать себе достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое.

Системный подход позволяет представить процесс построения любой ниформационной системы в виде схемы(рис.1.1), содержащей 7 этапов, которые определяют создание системы от постановки задачи до ее реализации.

Рисунок 1.1 Схема построения информационной системы

2. Модели данных гис

Модель данных делает возможным использовать модель реального мира путем реализации в виде БД.

В отличие от человека компьютеры не могут «узнать» сущность границ земельного участка, буровой скважины, озера или других объектов. Компьютеры могут манипулировать только такими геометрическими объектами, как точки, линии и области, которые используются в моделях данных. Носители информации в модели данных называются объектами. Они соответствуют примитивам в модели реального мира и поэтому рассматриваются как описание явлений реального мира в терминах баз данных. При этом следует учитывать, что термины «примитив», «элемент» и «объект» часто используются как взаимозаменяемые. Здесь термин «примитив» используется для явлений реального мира, а термин «элемент» используется как синоним термина «объект».

Объекты в модели данных ГИС характеризуются следующими компонентами:

• типом;

• атрибутами;

• отношениями;

• геометрией;

• качеством данных.

Модели реального мира и примитивы не могут быть реализованы в базе данных непосредственно, что связано, в частности, с тем, что конкретный примитив может включать несколько объектов. Например, примитив «Александровский проспект» может быть представлен в виде сочленения объектов, отрезков улиц между перекрестками, каждый из которых является носителем информации. Применение такого подхода, повышающего эффективность использования данных в ГИС, означает, что элементарные носители информации и их охват должны быть выбраны перед тем, как информация будет вводиться в базу данных. [4]

Каждый объект в модели данных ГИС имеет свой собственный уникальный идентификатор. С помощью идентификаторов в, частности, может осуществляться связь между графической и атрибутивной частью объектов БД ГИС.

Атрибуты могут быть разделены на временные и тематические. Временные атрибуты относятся ко времени сбора данных или выполнения измерений. Тематические атрибуты ссылаются на остальные характеристики пространственного объекта, например на агрофизические или экологические параметры сельскохозяйственного поля. Атрибуты пространственных объектов организованы в таблицу, называемую атрибутивной таблицей. Это обычно двухмерный массив чисел с рядами, относящимися к примитивам или объектам ГИС, и колонками, являющимися определенными признаками (характеристиками) объектов, что соответствует реляционной схеме организации БД.

В реальных ГИС наборы данных с атрибутами пространственных объектов могут достигать гигантских размеров. Обычно такие наборы организованы в виде списков или таблиц. Применяемые для работы с ними СУБД могут использовать иерархическую, сетевую или реляционную модель данных. В настоящее время большинство ГИС использует реляционные СУБД, в которых база данных состоит из таблиц. Колонки таблицы («поля») соответствуют разным атрибутам, а строки содержат значения атрибутов для пространственных объектов. ГИС также используют таблицы, которые могут и не иметь непосредственного отношения к пространственным данным, например таблицу предельно допустимых концентраций для загрязнителей и платы за их сброс в водные объекты.

Можно выделить три подхода к организации связи пространственной (графической) и атрибутивной информации: геореляционный, интегрированный и объектный и соответствующие им модели взаимодействия. Наиболее распространенная и известная на сегодня модель — геореляционная. В этом случае пространственный компонент организован по-своему, а атрибутивный — по-своему и между ними устанавливаются и поддерживаются связи через идентификатор пространственного объекта. Пространственная информация, метрическая, а иногда и топологическая, хранится и обрабатывается отдельно от атрибутивной. Этот подход связан с тем, что трудно добиться одновременной оптимизации хранения и графических, и атрибутивных данных.

Атрибуты могут быть первичными (измеренными, введенными) и вторичными, расчетными, полученными расчетом из значений других атрибутов. Частный случай таких вторичных атрибутов — это атрибуты, которые иногда называют пространственными, рассчитываемые исходя из позиционной информации об объекте, например значение площади земельного участка.

В настоящее время, в эпоху мультимедиа, вполне естественным является расширение понятия атрибутов объекта на другую, связанную с ним, информацию — растровую графику (фотографию объекта или отсканированную схему), видеофильм или компьютерную анимацию, звуковую информацию. Поэтому теперь иногда говорят о классических (алфавитно-цифровых) атрибутах объекта, а также о его расширенных атрибутах (мультимедийных, в частности).

Коды типов объектов получаются на основе классификации примитивов. Каждый объект принадлежит одному и только одному типу. При этом графическая информация для объекта может быть отображена с помощью:

• точек (нет размерности);

• линий (одномерные);

• областей или полигонов (двухмерные);

• трехмерных тел.

При использовании любой модели данных в базах данных ГИС о каждом пространственном объекте хранится информация трех видов: информация о положении объекта (графическая), атрибутивная информация (тематическая или неграфическая) и связывающий их идентификатор. Именно по этим характеристикам ГИС можно отличить от традиционных видов СУБД, которые в основном предназначены для обработки только тематической информации.

Идентификаторы позволяют однозначно выделять объекты и часто служат для связи графической и неграфической информации, так как в большинстве ГИС эти характеристики объектов обрабатываются отдельно. Некоторые ГИС, чтобы управлять данными, используют внутреннюю СУБД, другие обеспечивают всю свою работу или часть ее через связь с внешней СУБД. Однако большинство программного обеспечения ГИС для работы с графической информацией используют свои собственные средства.

В модели данных ГИС объекты различаются согласно классификации объектов, геометрических элементов (точка, линия, область, тело), атрибутов, отношений между примитивами и определению качества этих описательных элементов.