Контрольная работа по "Геодезии". 8

17

Содержание

10. Что такое геоданные? ……………………………..………………………….3

20. Какие основные аналитические возможности обычно присутствуют

      в современных ГИС? …………………………………………………………4

30. Какие сложности могут возникнуть, если расстояние неразличимости

      точек слишком велико? ………………………………………………………5

40. В чем плюсы и минусы каждого методов ввода данных в ГИС? …………6

50. Что такое шейп-файлы (на примере ArcView) ……………………………..8

60. Какими знаками на карте отображаются точечные, линейные и

      площадные объекты? Приведите примеры ………………………………..10

70. Применение ГИС для мониторинга пожароопасных районов …………...14

Список литературы ……………………………………………………………...17

10. Что такое геоданные?

Геоданные - это наиболее важный компонент ГИС.

Геоданные – это данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные, которые могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе.

В процессе управления пространственными данными ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных, а также может использовать СУБД, применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении данных

20. Какие основные аналитические возможности обычно

присутствуют в современных ГИС?

При наличии ГИС и географической информации можно получать ответы простые вопросы (Кто владелец данного земельного участка? На каком расстоянии друг от друга расположены эти объекты? Где расположена данная промзона?) и более сложные, требующие дополнительного анализа, запросы (Где есть места для строительства нового дома? Каков основный тип почв под еловыми лесами? Как повлияет на движение транспорта строительство новой дороги?). Запросы можно задавать как простым щелчком мышью на определенном объекте, так и с посредством развитых аналитических средств. С помощью ГИС можно выявлять и задавать шаблоны для поиска, проигрывать сценарии по типу “что будет, если…”.

Современные ГИС имеют множество мощных инструментов для анализа, среди них наиболее значимы два: анализ близости и анализ наложения.

Для проведения анализа близости объектов относительно друг друга в ГИС применяется процесс, называемый буферизацией. Он помогает ответить на вопросы типа: Сколько домов находится в пределах 100 м от этого водоема? Сколько покупателей живет не далее 1 км от данного магазина? Какова доля добытой нефти из скважин, находящихся в пределах 10 км от здания руководства данного НГДУ?

Процесс наложения включает интеграцию данных, расположенных в разных тематических слоях. В простейшем случае это операция отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных слоев объединяются физически. Наложение, или пространственное объединение, позволяет, например, интегрировать данные о почвах, уклоне, растительности и землевладении со ставками земельного налога.

30. Какие сложности могут возникнуть, если расстояние неразличимости точек слишком велико?

Узлы и вершины в пределах допуска неразличимости сливаются в одно местоположение, при этом пространственные объекты, которые ранее были разделёнными, соединяются.

Допуск неразличимости обычно берется очень маленький, от 1/1 000 000 до 1/10 000 ширины экстента, и обычно используется для исправления неточностей.

40. В чем плюсы и минусы каждого

методов ввода данных в ГИС?

Ввод данных - процедура кодирования данных в компьютерно-читаемую форму и их запись в базу данных GIS.

Собранные данные могут вводиться в ГИС с помощью:

        компьютерной клавиатуры;

        ручной оцифровки данных;

        автоматической оцифровки данных;

        электронной пересылки;

        сканирования.

1. Ввод с помощью клавиатуры

        Главным образом, для атрибутивных данных.

        Редко используется для пространственных данных.

        Может быть совмещен с ручным цифрованием.

2. Координатная геометрия

Координатная геометрия - математические и программные средства, используемые для автоматизации обработки данных геодезических съемок.

        Очень высокий уровень точности, полученной, за счет полевых геодезических измерений.

        Очень дорогой.

        Используемый для земельного кадастра.

3. Цифрование.

Цифрование - преобразование аналоговых графических и картографических документов (оригиналов) в форму цифровых записей, соответствующих векторным представлениям пространственных объектов.

По методу цифрование различают:

        Цифрование с помощью дигитайзера с ручным обводом.

        Цифрование c использованием сканирующих устройств (сканеров) с последующей векторизацией растровых копий оригиналов;

        ручное цифрование манипулятором типа "мышь" по растровой картографической подложке (map background) или полуавтоматическое видеоэкранное цифрование, а также гибридные методы.

Сканирование:

        Размер ячейки, который можно отсканировать (минимальный фрагмент карты составляет около 20 микрон (0.02 мм).

        Снимок нуждается в обработке и редактировании для улучшения качества.

Ручное цифрование:

        наиболее широко используется при ввода пространственных данных с карт;

        эффективность метода зависит от качества сканируемого материала, программного обеспечения цифрования и умения оператора;

        требует много времени и допускает наличие ошибок.

4. Ввод существующих цифровых файлов

В данном случае под цифровыми файлами понимаем наборы данных различных ведомств и организаций.

Приобретение и использование существующих цифровых наборов данных является наиболее эффективным способом заполнения ГИС.

Проблемы цифрования карт:

        Уровень ошибок в базе данных ГИС непосредственно связан с уровнем ошибок исходных карт

        Карты не всегда адекватно отображают информацию и не всегда точно передают данные о местоположении

50. Что такое шейп-файлы (на примере ArcView)

Шейп-файл является форматом ArcView, предназначенным для того, чтобы хранить геометрию и атрибутивную информацию для набора геометрических объектов. Геометрия объектов хранится в качестве формы, описанной набором векторных координат.

При создании шейп-файла средствами ArcView создаются набор файлов:

- *.shp - хранит геометрию объектов, т. е. информацию о форме и местоположении;

- *.shx - хранит индекс геометрии объектов;

- *.dbf - файл базы данных, хранящий атрибутивную информацию об объектах;

- *.sbn и *.sbx - используются для индексации пространственных данных;

- *.ain и *.aix - используются для индексации атрибутивных данных.

Шейп-файл создается как новая тема: меню "Вид" ® "Новая тема". При этом появляется окно (рис. 1.), где необходимо указать тип объекта, затем указать путь его сохранения и имя файла. После этого тема шейп-файла добавляется в вид и с ней можно работать.

Рис. 1. Создание шейп-файла.

Для создания объектов в шейп-файле используется инструмент "Draw"(Рисовать). В зависимости от выбранного типа объектами темы могут быть:

- точка для точечного типа объекта;

- линия, полилиния для типа объекта линия;

- прямоугольник, окружность, многоугольник для полигонального типа объекта.

Рисование объектов можно осуществлять как на чистом листе, так и по готовой подложке, такой способ называется "цифрованием".

60. Какими знаками на карте отображаются точечные, линейные и площадные объекты? Приведите примеры.

Все реальные объекты отображаются на картах какими либо условными знаками, точками, линиями, полигонами или поверхностями.

Кроме того, немаловажным фактором является цветовая градация объектов, например изображение ландшафта или распределение плотности населения.

Примеры картографического представления объектов реального мира основными типами графических примитивов можно увидеть на рисунке 2.

Рис. 2. Объекты реального мира и картографическое представление.

Точки, линии, области и поверхности вместе могут представлять большинство природных и социальных феноменов, которые мы встречаем каждый день. В рамках ГИС объекты реального мира явно представляются тремя типами объектов из указанных. Точки, линии и области могут представляться соответствующими символами, поверхности же представляются чаще всего либо высотами точек, либо другими компьютерными средствами. Феномены непространственные по своей природе не могут непосредственно исследоваться в ГИС, если только им не присвоить некоторые представляющие их пространственные характеристики.

Рассмотрим пространственные объекты более подробно.

Точечные объекты - это такие объекты, каждый из которых расположен только в одной точке пространства. Примером таких объектов могут быть деревья, дома, перекрестки дорог, и многие другие. О таких объектах говорят, что они дискретные, в том смысле, что каждый из них может занимать в любой момент времени только определенную точку пространства. В целях моделирования считают, что у таких объектов нет пространственной протяженности, длины или ширины, но каждый из них может быть обозначен координатами своего местоположения. В действительности, все точечные объекты имеют некоторую пространственную протяженность, пусть самую малую, иначе мы просто не смогли бы их увидеть. Принимаем отсутствие длины и ширины так, что, например, при измерениях атмосферного давления, характеризуемых потенциально бесконечным числом точек, сами точки всегда занимают определенные местоположения без каких-либо перекрытий. Масштаб, при котором мы наблюдаем эти объекты, задает рамки, определяющие представление этих объектов как точек. Например, если вы смотрите на дом с расстояния нескольких метров, то сооружение выглядит внушительным и имеет существенные длину и ширину. Но это представление меняется, когда вы начинаете отдаляться: чем дальше, - тем меньше дом выглядит как площадной объект, тем больше - как точечный.

Линейные объекты представляются как одномерные в нашем координатном пространстве. Такими "одномерными" объектами могут быть дороги, реки, границы, изгороди, любые другие объекты, у которых один из геометрических параметров существенно больше другого. Масштаб, при котором мы наблюдаем эти объекты, опять же, обусловливает порог, при пересечении которого мы можем считать эти объекты не имеющими ширины. Как вы знаете, реки, дороги, изгороди имеют два измерения при близком рассмотрении. Но чем дальше мы от них, тем более тонкими они становятся. Постепенно они становятся такими тонкими, что оказывается возможным представить их себе как линейные объекты. Другие линии, такие как политические границы, вообще не имеют ширины. В действительности, эти линии даже не являются материальными сущностями, а возникают как следствие политических соглашений.

Для линейных объектов, в отличие от точечных, мы можем указать пространственный размер простым определением их длины. Кроме того, поскольку они не занимают единственное местоположение в пространстве, мы должны знать, по меньшей мере, две точки - начальную и конечную - для описания местоположения линейного объекта в пространстве. Чем сложнее линия, тем больше точек нам потребуется для указания точного ее расположения. Опираясь не геометрию, мы можем также определять формы и ориентации линейных объектов.

Объекты, рассматриваемые с достаточно близкого расстояния, чтобы иметь и длину и ширину, называются областями или площадными объектами. Примеры областей, или "двухмерных" объектов, включают территории, занимаемые двором, городом или целым континентом. При определении местоположения области в пространстве мы обнаруживаем, что ее граница является линией, которая начинается и кончается в одной и той же точке. Помимо указания местоположения областей через использование линий, мы можем себе представить теперь три характеристики: как и для линий, мы можем указывать их форму и ориентацию, а теперь еще и величину площади, которую область занимает.

Добавление нового измерения, высоты, к площадным объектам позволяет наблюдать и фиксировать поверхности. Хотя мы можем рассматривать дом с близкого расстояния и описывать его в терминах его общей длины и ширины, нам часто нужно знать, сколько в нем этажей. В таком случае нам нужно рассматривать дом не как плоскую область, а как трехмерный объект, имеющий длину, ширину и высоту. Поверхности окружают нас повсюду. Холмы, долины, гряды гор, скалы и множество других образований могут описываться указанием их местоположения, занимаемой площади, ориентации, и теперь, с добавлением третьего измерения, их высот. Поверхности состоят из бесконечного числа точек со значениями высот. Они непрерывны, поскольку эти точки распределены без разрывов по всей поверхности, что показано на рисунке 3.

Рис. 3. Непрерывные и дискретные поверхности.

В действительности, поскольку высота трехмерного объекта меняется от точки к точке, мы можем также измерять величину изменения высоты с перемещением от одного края до другого. Имея такую информацию, мы можем определить объем материала в выбранном образовании. Возможность таких вычислений весьма полезна, когда нам нужно узнать, сколько воды содержится в водоёме или сколько материала (пустой породы) лежит поверх угольного пласта.

70. Применение ГИС для мониторинга пожароопасных районов

Лесные пожары наносят огромный ущерб народному хозяйству страны. Ущерб, наносимый лесными пожарами – это не только сгоревшая древесина и затраты связанные с тушением и обслуживанием пожаров, это и нарушение экологических функций леса (кислородопроизводящей, санитарно-гигиенической, водо-охранной и др.), это и нарушение жизнедеятельности лесных насаждений и снижение их продуктивности, это и полное уничтожение огнем лесных массивов, это и нарушение функционирования многих отраслей народного хозяйства, это и уничтожение лесной фауны, нередки случаи и гибели людей.

Географическая Информационная Система (ГИС) мониторинга лесных пожаров - это система сбора, хранения, отображения и распространения пространственно-координированных данных о горимости лесов, условия возникновения и развития лесных пожаров, их воздействии на окружающую природную среду, а также интеграции и анализа этих данных. Основное назначение ГИС - информационная поддержка принятия решений в системе охраны леса и управления лесными пожарами.

Функциональная структура ГИС мониторинга лесных пожаров определяется перечнем задач учета, планирования, оперативного регулирования, контроля и анализа, решаемых в рамках общей системы управления охраной лесов. ГИС включает в себя пять подсистем:

1.      Оценки и прогноза пожарной опасности в лесах;

2.      Мониторинга процессов возникновения и развития лесных пожаров;

3.      Мониторинга процессов предупреждения, обнаружения и  ликвидации лесных пожаров;

4.      Интеллектуальной поддержки управленческих решений;

5.      Оценки последствий лесных пожаров и результатов функционирования системы  охраны леса.

С точки зрения периодичности обновления, информация в ГИС мониторинга лесных пожаров подразделяется на условно постоянную, сезонную и оперативную. Условно постоянные данные обновляются реже одного раза в год. (например, характеристика лесного фонда, границы административного деления территории, топографическое описание местности, природное районирование). Сезонные данные изменяются один или несколько раз в течение года. К ним могут быть отнесены данные для долгосрочных и среднесрочных прогнозов пожарной  опасности по условиям погоды, данные о границах структурных подразделений охраны лесов, данные о ресурсах системы охраны. Оперативные данные изменяются с частотой один или несколько раз в сутки (например, текущая и прогнозная метеоинформация, данные о возникающих и действующих лесных пожарах, о дислокации сил и средств по ликвидации лесных пожаров).

Вся информация накапливается в банке данных, структура которого существенно зависит от рассматриваемого уровня ГИС и образует совокупность атрибутивных данных, цифровых карт и спутниковых изображений. Фактологическая (атрибутивная) составляющая банка данных ГИС включает данные о лесных пожарах, метеорологические данные, данные о ресурсах службы охраны, данные о лесах и нормативно-справочную информацию.

Сейчас в банке данных ГИС есть сведения о каждом пожаре, зарегистрированном на охраняемой территории ЛФ России в период с 1969г. по 1998г., что представляет собой основу для ведения ежегодно обновляемого архива для ретроспективного анализа горимости лесов. Информация по каждому пожару включает свыше 40 показателей, которые характеризуют его местоположение, условия и причину загорания, время и способ обнаружения пожара, длительность его распространения до локализации, время и способ тушения, размеры и структуру пройденной огнем площади.

Оперативные данные о лесных пожарах содержат информацию о каждом крупном (площадью от 25 га в Европейской части и от 200 га в Азиатской части России) пожаре и интегральные характеристики горимости лесов за каждый день пожароопасного сезона на уровне субъектов Федерации.

База метеорологических данных формируется на основе оперативной (фактической и прогнозной) информации Гидрометеоцентра России. Эта информация используется для оценки и прогноза степени пожарной опасности в лесах по условиям погоды и построения соответствующих оперативных карт.

База данных о ресурсах службы охраны лесов содержит информацию о людских и материальных ресурсах и предназначена для решения задач их учета, оптимального размещения по охраняемой территории, эффективного решения транспортных задач.

Картографическая часть банка данных ГИС включает цифровые карты следующих основных типов: топографическая основа, административное деление, производственная организация территории.

В составе банка данных федеральной ГИС предусмотрено использование топографических основ (базовых карт) двух масштабных уровней. Базовая цифровая карта обзорного уровня соответствует по содержанию и генерализации маштабу 1:8000000 и показывает речную сеть и крупные водоемы, основные железные и автомобильные дороги, крупные населенные пункты.

Базовая карта обзорно-топографического уровня создана на основе цифровой карты мира масштаба 1:1000000 (DCW) и включает информацию о гидрографии, рельефе, дорожной сети, населенных пунктах, гражданских и военных аэропортах, коммуникациях.

Список литературы

1.      Берлянт А.М. Геоинформационное картографирование. – М.: МГУ, 1997. – 64 с.

2.      Взаимодействие картографии и геоинформатики. Под ред. А.М. Берлянта, О.Р. Мусина. – М.: Научный мир, 2000. – 192 с.

3.      Государственный стандарт Российской Федерации. «Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования» (ГОСТ 50828-95). – М.: ИПК, изд-во стандартов, 1996. – 3 с.

4.      ДеМерс, Майкл Н. Географические информационные системы. Основы.: пер. с англ. – М.: Дата+, 1999. – 491 с.

5.      Журкин И. Г., Шайтура С. В. Геоинформационные системы. — М., «КУДИЦ-ПРЕСС», 2009. — C. 272.

6.      Королев Ю.А. Общая геоинформатика. – М.: Дата+, 2001. – 231 с.

7.      Лютый А.А. Язык карты: сущность, система, функция. – М.: ИГАН СССР, 1988.