Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Использование ГИС в муниципальном и региональном управлении

Введение……………………………………………………………………….3

Глава 1. Основы ГИС…………………………..…..…………………………4

История ГИС…………………………………………….………….5
Преимущества ГИС…………………………………………….…..7

1.3 Классификация ГИС ……………………………..…………….….9

1.4 Структура ГИС ………….……………………………………..…10

Глава 2. Использование ГИС в муниципальном и региональном управлении…………………………………………………………………….…..12

Глава 3. Программное обеспечение ArcGIS……………….………..…......16

Глава 4.Выполнение пространственного анализа ………………………...21

Заключение……………………………………………………………...……45

Использованная литература ………..……………………………………....46

ВВЕДЕНИЕ

Геоинформационная система (ГИС) — система сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними информации о необходимых объектах.

Впервые понятие географическая информационная система появилось еще в 1963 г. Ввел это понятие Р.Ф. Томлинзон (Tomlinson, R.F.) при внедрении электронной пространственной информационной системы в Канаде. Геоинформационные системы это подкласс информационных систем.

Объем информации, существующий в современном мире, не может сравниться с тем, который был получен в прошлых веках. Темпы жизни стремительно растут, методы получения информации приобретают все более индустриальный характер. Для организованного хранения, поиска нужной информации, ее обработки и анализа требуются современные, основанные на компьютерных технологиях, средствах. C каждым годом информационные потребности человека затрагивают все новые сферы его деятельности. Практически во всех современных отраслях знаний накоплен богатый опыт использования информации, получаемой из многочисленных источников. Все вышеизложенное определило актуальность курсовой работы.

Объектом исследования в курсовой работе являются ГИС анализ.

Цель данной курсовой работы состоит в том, чтобы раскрыть сущность и принципы работы ГИС анализа.

Материал первой главы знакомит нас с понятием ГИС, раскрывает историю и этапы становления науки. Во второй главе рассмотрена использование ГИС в муниципальном и региональном управлении. В третьей главе разобран ПО ArcGis. В четвертой, практическая часть данной курсовой, выполнение пространственного анализа.

ОСНОВЫ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Геоинформационные системы (также ГИС — географическая информационная система) — системы, предназначенные для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах. Другими словами ГИС - современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, происходящих и прогнозируемых событий и явлений. Научные, технические, технологические и прикладные аспекты проектирования, создания и использования ГИС изучаются геоинформатикой.

ГИС объединяет традиционные операции при работе с базами данных - запрос и статистический анализ - с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта. Эта особенность дает уникальные возможности для применения ГИС в решении широкого спектра задач, связанных с анализом явлений и событий, прогнозированием их вероятных последствий, планированием стратегических решений.

Данные в геоинформационных системах хранятся в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе их географического положения. Этот гибкий подход и возможность геоинформационных систем работать как с векторными, так и с растровыми моделями данных, эффективен при решении любых задач, касающихся пространственной информации.

ГИС отличают:

· развитые аналитические функции;

· возможность управлять большими объемами данных;

· инструменты для ввода, обработки и отображения пространственных данных.

История ГИС

Пионерский период (поздние 1950е — ранние 1970е гг.)

Исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоретические работы.

Появление электронных вычислительных машин (ЭВМ) в 50-х годах.
Появление цифрователей, плоттеров, графических дисплеев и других периферийных устройств в 60-х.
Создание программных алгоритмов и процедур графического отображения информации на дисплеях и с помощью плоттеров.
Создание формальных методов пространственного анализа.
Создание программных средств управления базами данных.

Период государственных инициатив (нач. 1970е — нач. 1980е гг.)

Государственная поддержка ГИС стимулировала развитие экспериментальных работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным сетям:

Автоматизированные системы навигации.
Системы вывоза городских отходов и мусора.
Движение транспортных средств в чрезвычайных ситуациях и т. д.

Период коммерческого развития (ранние 1980е — настоящее время)

Широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции с базами непространственных данных, появление сетевых приложений, появление значительного числа непрофессиональных пользователей, системы, поддерживающие индивидуальные наборы данных на отдельных компьютерах, открывают путь системам, поддерживающим корпоративные и распределенные базы геоданных.

Пользовательский период (поздние 1980е — настоящее время)

Повышенная конкуренция среди коммерческих производителей геоинформационных технологий услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и «открытость» программных средств позволяет использовать и даже модифицировать программы, появление пользовательских «клубов», телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.

Преимущества геоинформационных систем

удобное для пользователя отображение пространственных данных

Картографирование пространственных данных, в том числе в трехмерном измерении, наиболее удобно для восприятия, что упрощает построение запросов и их последующий анализ.

интеграция данных внутри организации

Геоинформационные системы объединяют данные, накопленные в различных подразделениях компании или даже в разных областях деятельности организаций целого региона. Коллективное использование накопленных данных и их интеграция в единый информационный массив дает существенные конкурентные преимущества и повышает эффективность эксплуатации геоинформационных систем.

принятие обоснованных решений

Автоматизация процесса анализа и построения отчетов о любых явлениях, связанных с пространственными данными, помогает ускорить и повысить эффективность процедуры принятия решений.

удобное средство для создания карт

Геоинформационные системы оптимизируют процесс расшифровки данных космических и аэросъемок и используют уже созданные планы местности, схемы, чертежи. ГИС существенно экономят временные ресурсы, автоматизируя процесс работы с картами, и создают трехмерные модели местности.

Операции, осуществляемые ГИС

ввод данных

В геоинформационных системах автоматизирован процесс создания цифровых карт, что кардинально сокращает сроки технологического цикла.

управление данными

Геоинформационные системы хранят пространственные и атрибутивные данные для их дальнейшего анализа и обработки.

запрос и анализ данных

Геоинформационные системы выполняют запросы о свойствах объектов, расположенных на карте, и автоматизируют процесс сложного анализа, сопоставляя множество параметров для получения сведений или прогнозирования явлений.

визуализация данных

Удобное представление данных непосредственно влияет на качество и скорость их анализа. Пространственные данные в геоинформационных системах предстают в виде интерактивных карт. Отчеты о состоянии объектов могут быть построены в виде графиков, диаграмм, трехмерных изображений.

Возможности ГИС

ГИС-система позволяет:

определить какие объекты располагаются на заданной территории;
определить местоположение объекта (пространственный анализ);
дать анализ плотности распределения по территории како-то явления(например плотность расселения);
определить временные изменения на определенной площади);
смоделировать, что произойдет при внесении изменений в расположение объектов (например, если добавить новую дорогу).

Классификация ГИС

По территориальному охвату:

глобальные ГИС;

субконтинентальные ГИС;
национальные ГИС;
региональные ГИС;
субрегиональные ГИС;
локальные или местные ГИС.

По уровню управления:

федеральные ГИС;
региональные ГИС;
муниципальные ГИС;
корпоративные ГИС.

По функциональности:

полнофункциональные;
ГИС для просмотра данных;
ГИС для ввода и обработки данных;
специализированные ГИС.

По предметной области:

картографические;
геологические;
городские или муниципальные ГИС;
природоохранные ГИС и т. п.

Если помимо функциональных возможностей ГИС в системе присутствуют возможности цифровой обработки изображений, то такие системы называются интегрированными ГИС (ИГИС). Полимасштабные, или масштабно-независимые ГИС основаны на множественных, или полимасштабных представлениях пространственных объектов, обеспечивая графическое или картографическое воспроизведение данных на любом из избранных уровней масштабного ряда на основе единственного набора данных с наибольшим пространственным разрешением. Пространственно-временные ГИС оперируют пространственно-временными данными.

Структура ГИС

ГИС-система включает в себя пять ключевых составляющих:

аппаратные средства. Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров;
программное обеспечение. Cодержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической информации. К таким программным продуктам относятся: инструменты для ввода и оперирования географической информацией; система управления базой данных (DBMS или СУБД); инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации;
данные. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные 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;
исполнители. Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники, которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы;
методы.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИС В МУНИЦИПАЛЬНОМ И РЕГИОНАЛЬНОМ УПРАВЛЕНИИ

Сама идея использования геоинформационных систем (ГИС) и ГИС-технологий как инструмента территориального управления не нова. Подавляющее большинство (по некоторым оценкам до 80%) данных, находящихся в распоряжении органов регионального и муниципального управления, имеют территориальную привязку. Органы власти часто используют возможности электронной картографии и пространственного анализа для наглядного представления и обработки информации по различным тематикам, при решении самых разных управленческих задач. В соответствии с концепцией «электронного правительства» именно ГИС часто становятся ядром интегрированных систем управления регионами и муниципалитетами.

Среди основных задач регионального и муниципального управления, традиционно решаемых с помощью ГИС, можно выделить: управление имуществом (asset management), мониторинг состояния (operational awareness), планирование развития территорий (planning, geodesign), поддержка принятия решений в чрезвычайных ситуациях (emergency decision support).

Работа по внедрению ГИС в управление регионами невозможна без серьезных исследований, направленных на теоретическое обоснование возможности применения геоинформационных технологий в управлении территориями, разработку типовых архитектур региональных информационных систем, создание стандартов инфраструктуры пространственных данных (SDI, spatial data infrastructure). В США, где такие работы ведутся с 1960-х годов, действуют общественные Ассоциация и Фонд муниципальных и региональных информационных систем, географических информационных систем и науки (URISA).

Геоинформационные системы давно и широко используются для решения задач государственного и муниципального управления. Имеется масса примеров успешного и не очень успешного внедрения ГИС в практику работы соответствующих органов. Эффективность использования ГИС определяется множеством факторов, и, наверное, не только выбором программного обеспечения оттого или иного поставщика. Однако сама возможность реализовать требуемые функции, построить полноценную информационную систему, интегрировать ее в существующую информационную инфраструктуру, внедрить и обеспечить техническую поддержку решений, существенным образом зависит от свойств и качества программного обеспечения ГИС.

Для эффективного управления муниципальными образованиями и динамично развивающимися регионами необходимы достоверные и актуальные данные об объектах и процессах на их территории, а также передовые технологии накопления, обработки и представления информации. Современные географические информационные системы с их развитыми аналитическими возможностями позволяют наглядно отобразить и осмыслить информацию о конкретных объектах, процессах и явлениях в их совокупности. ГИС позволяют выявить взаимосвязи и пространственные отношения, поддерживают коллективное использование данных и их интеграцию в единый информационный массив.

К цифровым картам, или цифровой картографической основе с тематическими слоями, являющимися гео пространственным базисом ГИС, могут подключаться базы данных недвижимости, земельных участков организаций, денежной оценки земель, инженерных сооружений, памятников градостроения и архитектуры, сведений по геологии, истории развития и т.д. В базе данных также можно организовать хранение как графической, так и всей технической, справочной и иной документации.

В современных ГИС появилась возможность трехмерного представления территории. Трехмерные модели объектов, внедряемые в 3-мерныйландшафт, спроектированный на основе цифровых картографических данных и материалов дистанционного зондирования, позволяют повысить качество визуального анализа территории и обеспечивают принятие взвешенных решений с большей эффективностью.

Современные геоинформационные системы и основанные на ни технологические решения требуются не только крупным регионам, городам или предприятиям и ведомствам с разбросанными на обширной территории объектами, но и небольшим населенным пунктам, которые пока, как правило, слабо вовлечены в процессы геоинформатизации. Решение комплексных проблем, связанных с различными сферами регионального и муниципального управления (экономика, демография, социальная сфера, жилищно-коммунальное хозяйство и прочее), требует создания ГИС общего назначения с возможностью быстрой настройки на решение как частных, так и общих задач. Таким образом, возникает задача создания базовой ГИС и средств ее настройки.

Базовая ГИС состоит из функциональных инвариантных блоков, используемых при создании проблемно-ориентированной ГИС: ввод графической и параметрической информации, актуализация базы данных, хранение и поиск информации, инструментальные средства построения тематического описания предметной области, средства для решения прикладных задач.

Создание проблемно-ориентированных ГИС осуществляется на основе базовой путем построения классификатора и моделей объектов заданной предметной области, а так же включения специализированных программных средств для решения прикладных задач.

Используется объектно-ориентированный подход. Каждый объект предметной области ГИС представлен в классификаторе и описан набором его свойств — характеристик. Для описания взаимосвязей между объектами используется специальная единица данных — отношение. Комбинации этих элементов образуют модели объектов и ситуации. Классификатор представляет собой совокупность систематизированных по классификационным признакам исходных единиц информации(понятий выбранной предметной области) и их группировок, представляющих обобщенные понятия. Реконструирование классификатора, а также создание модели объектов предметной области, позволяют адаптировать базовую ГИС к решению широкого круга задач информационного обеспечения структур административного управления.

Использование вышеуказанных принципов построения информационно-аналитической системы позволяет на основе базовой реализовать комплекс проблемно-ориентированных ГИС, решающих задачи ведения имущественного реестра, земельного кадастра, аренды, зонирования территории города по коэффициентам оценки объектов недвижимости, мониторинга социально-экономического состояния административно-территориальных структур.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ARCGIS

ArcGIS — семейство программных продуктов американской компании ESRI, одного из лидеров мирового рынка геоинформационных систем .

ArcGIS является масштабируемой системой для создания, управления, интеграции и анализа географических данных для любой организации, от индивидуума до большой корпорации. Построенная с использованием стандартов, таких как компонентная модель объектов (COM), расширяемая спецификация языка для создания web-страниц (XML), структурированный язык запросов (SQL), ArcGIS может быть интегрирована со структурой информационной системы любой организации.

Учитывая то, что ГИС распространяется на новые области применения и новые сообщества пользователей, ArcGIS решает также задачи предложения и получения данных и соответствующих ГИС-услуг для пользователей по всему миру. Сильные функции редактирования, анализа и моделирования вместе с самыми современными моделями данных и управлением, делают семейство программных продуктов ArcGIS лидером среди программного обеспечения ГИС.ArcGIS позволяет визуализировать (представить в виде цифровой карты) большие объёмы статистической информации, имеющей географическую привязку. В среде создаются и редактируются карты всех масштабов: от планов земельных участков до карты мира.

Также в ArcGIS встроен широкий инструментарий анализа пространственной информации.

ArcGis используется в самых различных областях:

Земельный кадастр, землеустройство;
Учёт объектов недвижимости;
Инженерные коммуникации;
МВД и МЧС;
Телекоммуникации;
Нефть и газ;
Экология;
Государственная пограничная служба;
Транспорт;
Лесное хозяйство;
Водные ресурсы;
Дистанционное зондирование Земли;
Геология и недропользование;
Геодезия, картография, география;
Бизнес;
Торговля и услуги;
Сельское хозяйство;
Образование;
Туризм.

Настольные ГИС:

ArcView — набор мощных инструментов для картографирования, создания отчетов и картографического анализа. Включает приложения ArcMap, ArcCatalog и ArcToolbox.

ArcEditor — включает всю функциональность ArcView и расширяется дополнительными возможностями. Поддерживает однопользовательский и многопользовательский режимы редактирования.

ArcInfo — включает всю функциональность ArcEditor и расширяется дополнительными инструментами пространственного анализа и обработки данных.

ArcReader — бесплатная программа для просмотра данных, опубликованных средствами ArcGIS Publisher.

ArcGIS Explorer — это бесплатный, лёгкий настольный клиент для ArcGIS Server. Он используется для доступа к ГИС-сервисам ArcGIS Server и другим веб-сервисам.

ArcExplorer JAVA — это бесплатный, самостоятельный просмотрщик данных и лёгкий настольный клиент для ArcIMS.

Серверные ГИС

ArcGIS Server (для создания корпоративной ГИС с неограниченным числом рабочих мест, публикации интерактивных карт в Интернет)

ArcGIS Image Server (для публикации больших объемов растровых данных)

ArcSDE (для хранения пространственных данных в СУБД, интеграции с другими ИС)

Инструменты разработчиков ГИС

ArcGIS Engine

ArcGIS Runtime

Мобильные ГИС

ArcPad — ГИС для карманных портативных компьютеров

Дополнительные модули ArcGIS

ArcGIS Business Analyst Server — для проведения маркетинговых исследований на основе пространственной информации в среде ESRI ArcGIS Server (геомаркетинг).

ArcGIS Business Analyst Desktop — для проведения маркетинговых исследований на основе пространственной информации в среде ESRI ArcGIS Desktop.

ArcGIS Spatial Analyst — для проведения пространственного анализа, основанного на данных в растровом формате.

ArcGIS 3D Analyst — для проведения пространственного анализа, основанного на данных в формате триангуляционной нерегулярной сетки. Предоставляет также средства 3D-визуализации.

Использование ГИС в муниципальном и региональном управлении 📙 Курсовая → 🆔 94584