Возможности предоставляемые использование ГИС

Содержание

Введение…………………………………………………………………….3

Краткая история развития ГИС…………………………………………..4

Возможности предоставляемые использование ГИС…………………...9

Применение  ГИС…………………………………………………………...11

Заключение………………………………………………………………….14

Список  литературы………………………………………………………...16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

Геоинформационная система (ГИС) - это организованный набор аппаратуры, программного обеспечения, персонала и географических данных, предназначенных для эффективного ввода, хранения, обновления, обработки, анализа и визуализации данных, всех видов географически организованной информации.

Другими словами ГИС – это система, способная хранить и использовать данные о пространственно-организационных  объектах.

Отличительной особенностью географических информационных систем является наличие в их составе  специфических методов анализа  пространственных данных, которые в  совокупности со средствами ввода, хранения, манипулирования и представления  пространственно-координированной информации и составляют основу технологии географических информационных систем, или ГИС-технологии. Именно наличие совокупности способных  генерировать новое знание специфических  методов анализа с использованием как пространственных, так и непространственных атрибутов и определяет главное  отличие ГИС-технологии от технологий, например, автоматизированного картографирования  или систем автоматизированного  проектирования (так называемых САПРовских систем).

Основными функциями, реализуемыми ГИС являются:

— ввод и обновление данных;

— хранение и манипулирование данными;

— анализ данных;

— вывод  и представление данных и результатов. 

1.Краткая  история развития  ГИС

Принято считать, что история развития географических информационных систем насчитывает  более 30 лет со времени создания в середине 60-х годов Канадской  ГИС под руководством Р.Томлисона. Судя по имеющейся литературе, это действительно была первая работающая автоматизированная информационная система, имеющая дело с пространственно распределенной информацией. Однако, и Канадская ГИС и другие геоинформационные системы, разработанные в Европе и Северной Америке в 60-х и первой половине 70-х годов представляли собой банки картографических данных с функциями ввода, простейшей обработки и вывода с использованием примитивных (по современным представлениям) печатающих устройств. В связи с этим появление первого поколения ГИС в том смысле, который мы вкладываем в это понятие сегодня, все же следует отнести к концу 70-х, началу 80-х годов, когда появились и достаточно широко распространились 16-ти битовые микро- и миниЭВМ, получили соответствующее развитие техника и технология ввода, хранения, обработки, анализа и представления пространственно распределенных данных в целом ряде научных и прикладных областей. К таковым, в первую очередь, следует отнести картографию и системы автоматизированного картографирования, дистанционное зондирование и методы обработки данных дистанционного зондирования, системы компьютерного проектирования (CAD) и компьютерную графику, пространственный анализ, географическое и картографическое моделирование.

Результатом вначале параллельного, а затем  все более тесного совместного  развития средств и методов обработки  и анализа пространственного  распределения данных в этих и некоторых других областях и явились географические информационные системы, а точнее, технология географических информационных систем.

Нельзя  не отметить военные приложения ГИС-технологии, которые имели как свидетельствует, например, Питер Барроф, «взаимоналагающееся и даже доминирующее значение во многих из этих монодисциплинарных областей».

В предшествующем появлению первого поколения  ГИС периоде можно условно  выделить как качественные этапы 60-е  и 70-е годы. Именно в 60-е годы появились  первые автрматизированные картографичекие системы. В1963 г. Ховард Т. Фишер создал SYMAP (Synagrapfic Mapping System)-программу построения карт на алфавитно-цифровых печатающих устройствах (АЦПУ) ЭВМ (synagraphic-от греческого слова synagein,означающее объединение вместе), включающего также набор программных модулей для анализа пространственных данных. В последующие годы в Лаборатории компьютерной графики и пространственного анализа Гарвардского университета, которую в 1965 г. возглавил Ховард Т. Фишер, были разработаны такие широко известные пакеты, как GRID,IMGRID,CALFORM и другие, которые как и многие, созданные в других научных центрах в 60-х и 70-х годах пакеты, были ориентированы на автоматизацию картографирования с использованием имеющихся в то время линейных или перьевых плоттеров, а также выполнения простейших методов пространственного анализа растровых изображений, не выходящих за пределы возможностей «ручных» методов.

Для периода  с конца 60-х по вторую половину 70-х  годов характерно последовательное усовершенствование методов пространственного, в том числе - статистического, анализа, а также технологии кодирования  и представления пространственных данных. Уже в конце 60-х годов  разработана т.н. DIME-файловая структура  хранения топологической информации, появилась технология графического отображения 3-х мерных изображений  и т.д. Весьма характерной для  этого периода является тенденции  к усилению междисциплинарных связей в среде разработчиков ГИС, в  первую очередь между учеными  и инженерами. Однако, геоинформационных системы этого периода все же были специализированными, причем создаваемыми на базе мощных и очень дорогих ЭВМ, в силу чего они были системами уникальными с весьма ограниченным кругом пользователей.

Во второй половине 70-х-начале 80-х годов на Западе в разработку и приложения ГИС-технологии были сделаны значительные инвестиции как правительственными, так и частными агентствами, особенно в Северной Америке. В этот период были разработаны сотни компьютерных программ и систем. Появление же и широкое распространение, недорогих  компьютеров графическим дисплеем (получивших название "персональных"), позволивших отказаться от "пакетного" режима обработки данных и перейти  к диалоговому режиму общения  с компьютером с помощью команд на общем английском, способствовали децентрализации исследований в  области ГИС-технологии. Тесная же интеграция междисциплинарных исследований, их направленность на решение комплексных  задач, связанных с проектированием, планированием и управлением, привели  к созданию интегрированных ГИС, характеризующихся большей или  меньшей универсальностью. К 1984 г. только в Северной Америке было инсталлировано примерно 1000 геоинформационных систем. В Европе разработка ГИС велась в меньшем масштабе, но основные шаги в области разработки и использования ГИС-технологии были проделаны и здесь. Особенно

необходимо  отметить Швецию, Норвегию, Данию, Францию, Нидерланды, Великобританию и Западную Германию.

Второе  поколение ГИС можно вслед  за Хенком Ф. Оттенсом отнести к середине 80-х годов, третье - к началу 90-х. Прогресс в ГИС-технологии в последнее десятилетие в значительной степени связан с прогрессом аппаратных средств, причем как компьютеров - появлением 32-х битовых, а затем 64-х битовых мини- и микроЭВМ, так и средств ввода и вывода пространственной информации - дигитайзеров, сканеров, графических дисплеев и графопостроителей.

Для этого  же периода характерно появление  и широкое распространение коммерческих ГИС-пакетов, которые в большинстве  случаев. Представляют собой программную  среду, позволяющую пользователю достаточно просто создавать геоинформационные системы в соответветствии с его собственными запросами и возможностям. В конце 80-х годов сформировалась мировая ГИС-индустрия, включающая аппаратные, программные средства ГИС и их обслуживание. В 1988 г., например, только прямые расходы по этим статьям в мире превышали 500 млн. долларов США, а в 1993 составили около 2.5 млрд. долларов. Непрямые же расходы превышали эти цифры в несколько раз.

Реализацией мощного интеграционного потенциала ГИС-технологии явилось выполнение, начиная с конца 80-х годов, ряда глобальных и межнациональных проектов по мониторингу природной среды  таких как, например,GRID и CORINE.

Проект GRID (GlоЬа1 Resоигсе Information Database) Глобального ресурсного информационного банка данных является инструментом реализации программы GEMS (С1оЬа1 Environment Monitoring System)-Глобальной системы мониторинга окружающей среды, выполняемой эгидой Организации Объединенных Наций. Проект разрабатывается с 1988 года рядом стран участниц (Канада, сша, Норвегия, Швеция и др.), международных и национальных организаций (НАСА, институт исследований природных систем - ЕSRI, Женевский университет и др.). Программное обеспечение GRID осуществляется с помощью пакета ELAS, разработанного в НАСА для обработки данных диcтанционного зондирования и ГИС-пакета ARC-INFO, разработанного ЕSRI (Калифорния).

Проект CORINE - (Coordination-Information-Environment) - создание геоинформационной системы Европейского Союза. Разработка проекта начата в соответствии с решением ЕЭС от 27 апреля 1985 г.

Система содержит более 40 слоев информации, включая топографию, административные границы, данные по климату (по более, чем 6,5 тысячам метеорологических станций), земельным и водным ресурсам, растительному и животному миру. Особое внимание уделено оценке риска неблагоприятных природных и антропогенных явлений таких, как сейсмическая активность, водная эрозия почв и др. а также источникам сосредоточенного техногенного загрязнения природной среды. В частности, входящий в состав CORINE проект по атмосферному воздуху - CORINAIR- охватывает проблемы выбросов диоксида серы, оксидов азота и летучих органических соединений в странах ЕС. При этом во внимание принимается около 120 видов хозяйственной деятельности. Программное обеспечение проекта CORINE осуществляется с использованием ГИС-пакетов ARC-INFO -для масштаба 1:1000000 и SICAD- для масштаба 1:300000. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Возможности предоставляемые использование ГИС

Географические  информационные системы (ГИС) появились  в 60-х годах XX век как инструменты  для отображения географии Земли  и расположенных на ее поверхности  объектов. Сейчас ГИС представляют собой сложные и многофункциональные  инструменты для работы с данными  о Земле.

Возможности, предоставляемые пользователю ГИС:

• работа с картой (перемещение и масштабирование, удаление и добавление объектов);
• печать в заданном виде любых объектов территории;
• вывод на экран объектов определенного класса;
• вывод атрибутивной информации об объекте;
• обработка информации статистическими методами и отображение результатов такого анализа непосредственным наложением на карту

Так, с  помощью ГИС специалисты могут  оперативно спрогнозировать возможные  места разрывов трубопроводы, проследить на карте пути распространения загрязнений  и оценить вероятный ущерб  для природной среды, вычислить  объем средств, необходимых для  устранения последствий аварии. С  помощью ГИС можно отобрать промышленные предприятия, осуществляющие выбросы  вредных веществ, отобразить розу ветров и грунтовые воды в окружающей их местности и смоделировать  распространение выбросов в окружающей среде.

В 2004г. президиумом Российской академии наук было принято решение о проведении работ по программе «Электронная Земля», суть которой заключается  в создании многопрофильной геоинформационной системы, характеризующей нашу планету, практически – цифровой модели Земли.

Зарубежные  аналоги программы «Электронная Земля» можно подразделить на локальные (централизованные, данные хранят на одном  сервере) и распределенные (данные хранятся и распространяются различными организациями на разных условиях).

Безусловным лидером в создании локальных  баз данных является ESRI (Environmental Systems Research Institute, Inc., США) Сервер ArcAtlas “Our Earth” содержит более 40 тематических покрытий, которые широко используются во всем мире. Практически все картографические проекты масштаба 1:10 000 000 и более мелких масштабов создаются с его использованием.

Наиболее  серьезным проектом по созданию распределенной базы данных является «Цифровая Земля» (Digital Earth). Этот проект был предложен вице-президентом США Гором в 1998г., основным исполнителем является NASA. В проекте участвуют министерства и государственные ведомства США, университеты, частные организации, Канада, Китай, Израиль и Европейский союз. Все проекты распределенных баз данных испытывают серьезные трудности в вопросах стандартизации метаданных и совместимости отдельных ГИС и проектов, созданных разными организациями с применением разного программного обеспечения. 
 
 
 
 
 
 
 

Применение  ГИС

Ученые  подсчитали, что 85% информации, с которой  сталкивается человек в своей  жизни, имеет территориальную привязку. Поэтому перечислить все области  применения ГИС просто невозможно. Этим системам можно найти применение практически в любой сфере  трудовой деятельности человека.

ГИС эффективны во всех областях, где осуществляется учет и управление территорией и  объектами на ней. Это практически  все направления деятельности органов  управления и администраций: земельные  ресурсы и объекты недвижимости, транспорт, инженерные коммуникации, развитие бизнеса, обеспечение правопорядка и безопасности, управление ЧС, демография, экология, здравоохранение и т.д.

ГИС позволяют  точнейшим образом учитывать  координаты объектов и площади участков. Благодаря возможности комплексного (с учетом множества географических, социальных и других факторов) анализа  информации о качестве и ценности территории и объектов на ней, эти  системы позволяют наиболее объективно оценивать участки и объекты, а также могут давать точную информацию о налогооблагаемой базе.

В области  транспорта ГИС давно уже показали свою эффективность благодаря возможности  построения оптимальных маршрутов как для отдельных перевозок, так и для целых транспортных систем, в масштабе отдельного города или целой страны. При этом возможность использования наиболее актуальной информации о состоянии дорожной сети и пропускной способности позволяет строить действительно оптимальные маршруты.

Учет  коммунальной и промышленной инфраструктуры - задача сама по себе не простая. ГИС  не только позволяет эффективно ее решать, но и также повысить отдачу этих данных в случае чрезвычайных ситуаций. Благодаря ГИС специалисты  различных ведомств могут общаться на общем языке.

Интеграционные  возможности ГИС поистине безграничны. Эти системы позволяют вести  учет численности, структуры и распределения  населения и одновременно использовать эту информацию для планирования развития социальной инфраструктуры, транспортной сети, оптимального размещения объектов здравоохранения, противопожарных  отрядов и сил правопорядка.

ГИС позволяют  вести мониторинг экологической  ситуации и учет природных ресурсов. Они не только могут дать ответ, где  сейчас находятся "тонкие места", но и благодаря возможностям моделирования  подсказать, куда нужно направить  силы и средства, чтобы такие "тонкие места" не возникали в будущем.

С помощью  геоинформационных систем определяются взаимосвязи между различными параметрами (например, почвами, климатом и урожайностью сельскохозяйственных культур), выявляются места разрывов электросетей.

 Риэлторы  используют ГИС для поиска, к  примеру, всех домов на определенной  территории, имеющих шиферные крыши,  три комнаты и 10-метровые кухни,  а затем выдачи более подробного  описания этих строений. Запрос  может быть уточнен введением  дополнительных параметров, например, стоимостных. Можно получить список  всех домов, находящих на определенном  расстоянии от конкретной магистрали, лесопаркового массива или места  работы.

Компания, занимающаяся инженерными коммуникациями, может четко спланировать ремонтные  или профилактические работы, начиная  с получения полной информации и  отображения на экране компьютера (или  на бумажных копиях) соответствующих  участков, скажем водопровода, и заканчивая автоматическим определением жителей, на которых эти работы повлияют, с уведомлением их о сроках предполагаемого отключения или перебоев с водоснабжением.

Для космических  и аэрофотоснимков важно то, что  ГИС могут выявлять участки поверхности  с заданным набором свойств, отраженных на снимках в разных участках спектра. В этом - суть дистанционного зондирования. Но на самом деле эта технология может с успехом применяться  и в других областях. Например, в  реставрации: снимки картины в разных областях спектра (в том числе  и в невидимых).

 Геоинформационная система может использоваться для осмотра как больших территорий (панорама города, штата или страны), так и ограниченного пространства, к примеру, зала казино. С помощью этого программного продукта управленческий персонал казино получает карты с цветовым кодированием, отражающим движение денег в играх, размеры ставок, взятие "банка" и другие данные из игорных автоматов.

ГИС помогает, например, в решении таких задач, как предоставление разнообразной  информации по запросам органов планирования, разрешение территориальных конфликтов, выбор оптимальных (с разных точек  зрения и по разным критериям) мест для размещения объектов и т. д. Требуемая для принятия решений информация может быть представлена в лаконичной картографической форме с дополнительными текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами.

ГИС служат для графического построения карт и  получения информации как об отдельных объектах, так и пространственных данных об областях, например о расположении запасов природного газа, плотности транспортных коммуникаций или распределении дохода на душу населения в государстве. Отмеченные на карте области во многих случаях гораздо нагляднее отражают требуемую информацию, чем десятки страниц отчетов с таблицами. 
 

Заключение

Сегодня геоинформатика предстает в виде системы, охватывающей науку, технику и производство. Учитывая особенности геоинформатики с точки зрения этих трех систем трактовка геоинформатики и самих геоинформационных систем сводится к следующим дефинициям.

Научно-познавательный подход. Геоинформатика - научная дисциплина, изучающая природные и социально-экономические системы (их структуру, связи, динамику, функционирование в пространстве и во времени) посредством компьютерного моделирования на основе баз данных и географических знаний. Основная цель геоинформатики как науки - это управление подоьными системами в широком понимании, включая их инвентаризацию, оценку, прогнозирование, оптимизацию и т.п. ГИС - средство моделирования и познания таких систем.

Технологический подход. Геоинформатика - это технология сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно-координированной информации, имеющая целью обеспечить решение задач инвентаризации, оптимизации, управления геосистемами. ГИС - техническое средство накопления и анализа информации в процессе принятия решений.

Производственный  подход. Геоинформатика - производство (геоинформационная индустрия) имеющее целью изготовление аппаратных средств и программных продуктов, включая создание баз и банков данных, систем управления, стандартных (коммерческих) ГИС разного целевого назначения и проблемной ориентации, формирование ГИС-инфраструктуры и организация маркетинга. ГИС - программная оболочка, реализующая геоинформационные технологии.

Основным  назначением ГИС следует считать  формирование знаний о процессах  и явлениях на земной поверхности  и применение этих знаний для решения  практических задач во всех сферах человеческой деятельности.

Подводя итог, следует констатировать, что  ГИС в настоящее время представляют собой современный тип интегрированной  информационной системы, применяемой  в разных направлениях. Она отвечает требованиям глобальной информатизацией  общества. ГИС является системой способствующей решению управленческих и экономических  задач на основе средств и методов  информатизации, т.е. способствующей процессу информатизации общества в интересах  прогресса.

ГИС как  система и ее методология совершенствуются и развиваются, ее развитие осуществляется в следующих направлениях:

• развитие теории и практики информационных систем;
• изучение и обобщение опыта работы с пространственными данными;
• исследование и разработка концепций создания системы пространственно-временных моделей;
• совершенствование технологии автоматизированного изготовления электронных и цифровых карт;
• разработки технологий визуальной обработки данных;
• разработки методов поддержки принятия решений на основе интегрированной пространственной информации;
• интеллектуализации ГИС.

Список  литературы

1. Де Мерс, Майк Н. Географические информационные системы. Основы.: пер. с анг. - М.: Дата+, 1999.
2. Королев Ю.А. Общая геоинформатика. - М.: Дата+, 2001.
3. Капралов Е.Г., Кошкарев А.В., Тикунов В.С. и др. Основы геоинформатики. Книга 2. Учебное пособие / М: “Академия”, 2004 (стр. 372-380).
4. Материалы международной конференции “ГИС для устойчивого развития окружающей среды”, Новосибирск, 1997.
5. Основы ArcInfo. – М.: Дата+, 1996.
6. Основы ArcView. – М.: Дата +, 1996.