ЭЛЕКТРОННЫЕ КАРТЫ, ЦИФРОВЫЕ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МЕСТНОСТИ
1. Понятие о геоинформационных системах
Геоинформационной системой (ГИС) называют интегрированную автоматизированную систему и комплексную компьютерную технологию, базирующуюся на последних достижениях науки и техники в области информатики, космической навигации, электронной тахеометрии, аэрокосмической и наземной стереофотограмметрии, подповерхностного зондирования, связи, организации баз данных и предназначенную для получения, ввода, хранения, обновления, обработки, визуализации различных видов географически привязанной информации для оперативного комплексного анализа, прогнозирования и принятия решений по широкому кругу вопросов, связанных с картографированием, изысканиями, проектированием, строительством и эксплуатацией инженерных объектов, диагностикой, паспортизацией, экономикой, экологией, сервисом, демографией, безопасностью и т. д.
Анализ места ГИС среди других автоматизированных систем позволяет сделать вывод о том, что комплексная автоматизированная обработка информации в ГИС не имеет аналогов с технологиями обработки информации в других автоматизированных системах.
Современные геоинформационные системы (ГИС) представляют собой новый тип интегрированных информационных систем, что, с одной стороны, включают методы обработки данных многих ранее существующих автоматизированных систем (АС), с другой стороны — имеют специфику в организации и обработке данных. Практически это определяет ГИС как многоцелевые, многоаспектные системы.
В частности, как системы управления ГИС являются новой основой автоматизированных систем управления (АСУ). Это обусловливает повышенное значение ГИС — современного средства организации многих видов производств.
Определение ГИС как "компьютеризованной базы данных (БД)", "как системы управления", в которой сохраняются "пространственные данные", стоит считать неверным или устаревшим по ряду причин. Во-первых, база данных (и не одна) может входить в состав ГИС, а полная технология обработки информации в ГИС значительно шире, чем работа с базой данных. Во-вторых, современная ГИС рассчитана не просто на обработку данных, а на проведение во многих ситуациях экспертных оценок. Другими словами, ГИС должна включать в свой состав экспертную систему, а этого только на уровне базы данных достичь невозможно, потому что экспертная система является более общей относительно БД. Наконец, данные, что обрабатывает и сохраняет ГИС, имеют не только пространственную, но и временную характеристику, что важно в первую очередь для географических данных.
Хотя разработка ГИС началась более 30 лет тому назад (тогда это были чисто географические информационные системы), их бурное развитие и качественное новое представление произошло за последние 7-8 лет благодаря принятию за основу этих систем идеологии и технологии систем автоматизированного проектирования, интеграции всех процессов обработки данных на базе географических данных.
Следовательно ГИС — автоматизированная информационная система, предназначенная для обработки пространственно-временных данных, основой интеграции которых служит географическая информация.
Таким образом, современные геоинформационные системы представляют собой новый тип автоматизированных интегрированных систем, которые включают в себя как методы обработки данных многих существующих или ранее существовавших систем, таких как АСНИ (научные исследования), САПР (проектирования), АСИС (информационные системы), СУБД (управления базами данных), АСК (картографирования), АФС (фотограмметрические системы), АКС (кадастровые системы) и т. д., так и обладают уникальной спецификой в организации и обработке данных, поставивших их на качественно более высокий уровень как многоцелевых, многоаспектных систем.
С точки зрения функционального назначения ГИС можно рассматривать как: систему управления, предназначенную для обеспечения принятия решений по оптимальному управлению разнообразными пространственными объектами (земельные угодья, природные ресурсы, городские хозяйства, транспорт, экология и т. д.); автоматизированную информационную систему, объединяющую технологии и технологические процессы известных информационных систем типа САПР, АСНИ, АСИС; геосистему, включающую технологии (прежде всего технологии сбора информации) таких систем, как географические информационные системы (ГИС), системы картографической информации (СКИ), автоматизированные системы картографирования (АСК), автоматизированные фотограмметрические системы (АФС), земельные информационные системы (ЗИС), автоматизированные кадастровые системы (АКС) и т.д.; систему, использующую базы данных, характеризуемую широким набором данных, собираемых с помощью различных методов и технологий, и объединяющие в себе как базы данных обычной (цифровой) информации, так и графические базы данных, при этом особую роль здесь приобретают экспертные системы; систему моделирования, использующую в максимальном объеме методы и процессы математического моделирования, разработанные и применяемые в рамках других автоматизированных систем; систему получения проектных решений, использующие методы автоматизированного проектирования в САПР, но и решающую ряд других специфических задач, например согласования принципиальных проектных решений с землепользователями, заинтересованными ведомствами и организациями; систему представления информации, являющуюся развитием автоматизированных систем документационного обеспечения (АСДО) и предназначенную, прежде всего, для получения картографической информации с различными нагрузками и в различных масштабах; интегрированную систему, объединяющую в единый комплекс многообразный набор методов и технологий на базе единой географической информации; прикладную систему, не имеющую себе равных по широте применения, в частности, в транспорте, навигации, военном деле, топографии, географии, геологии, экономике, экологии, демографии и т. д.; систему массового пользования, позволяющую применять картографическую информацию на уровне деловой графики для широкого круга пользователей, когда используют картографические данные, далеко не всегда создавая для этой цели топографические карты.
Одним из основных принципов организации пространственной информации в ГИС является послойный принцип (рис. 1).
Концепция послойного представления графической информации была заимствована из систем САПР, однако в ГИС она получила новое качественное развитие, так, например:
тематические слои в ГИС представляются не только в векторной форме (как в САПР), но и в растровой форме;
векторные данные в ГИС обязательно являются объектными, т. е. несут информацию об объектах, а не об отдельных их элементах, как в САПР;
тематические слои в ГИС являются определенными типами цифровых картографических моделей, построенными на основе объединения пространственных объектов, имеющих общие свойства или функциональные признаки.
Совокупность тематических слоев образует интегрированную основу графической части ГИС, в которых объединяющей основой (подложкой) являются цифровые и электронные карты.