Особенности геоинформационных систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»

Агротехнологический институт

Кафедра «Земельный кадастр»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Географические информационные системы»

Выполнила: ст.гр. БКНс-110126

Русакова Т.А.

Проверила: Юрлова А.А.

Тюмень 2014

Содержание

Введение

1.Структура и основные функции баз данных ГИС

2. Технология и этапы создания баз данных ГИС

3. Логические модели и виды баз данных

4.Основные функции систем управления базами данных

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Геоэкологический прогноз, а также создание системы мониторинга в районах интенсивного техногенного воздействия требуют привлечения и комплексного анализа разнообразной информации как природного, так и социально-экономического характера. Для этого необходима организация системы автоматизированного сбора, обработки и анализа природной информации, построенной на базе современных ЭВМ и автоматических устройствах ввода-вывода информации. Возможность оперативной обработки больших объемов геоэкологической информации, включая картографическую, наиболее существенна при оценке состояния геосистем регионального уровня, а также для территориального планирования и управления ресурсами окружающей среды.

Этой цели служат геоинформационные системы (ГИС).

ГИС - это компьютерные системы сбора, хранения, выборки, анализа и отображения пространственных данных.

ГИС является эффективным средством для изучения интегральных эффектов антропогенного воздействия на окружающую среду, поскольку она аккумулирует и обрабатывает данные за длительный период времени для крупных географических регионов.

Каждый набор данных ГИС дает пространственное представление какого-то аспекта окружающего мира, включая:

-Упорядоченные наборы векторных объектов (наборы точек, линий и полигонов)

- Наборы растровых данных, такие как цифровые модели рельефа или изображения

- Пространственные сети

- Топография местности и другие поверхности

- Наборы данных геодезической съемки

1. Структура и основные функции баз данных ГИС

Сердцевиной любой ГИС является база данных (БД).

Эта структура содержит информацию, упорядоченную определенным образом и соответствующую требованиям, которые предъявляются к данным ГИС.

Требования к данным ГИС:

1. Непрерывность данных- должны обеспечивать функционирование ГИС в течении всего времени ее эксплуатации.

2. Данные должны быть актуальными, т. е. соответствовать состоянию объектов на данный момент времени.

3. Данные должны быть защищенными от преднамеренных и непреднамеренных искажений, которые могут повлиять на результат использования этих данных.

4. Гибкость - должны предусматривать возможность преобразования и перестройки для удовлетворения изменяющихся потребностей пользователей.

5. Многоцелевое использование. Данные по возможности должны иметь характер, обеспечивающий их использование для решения различных задач и достижения разноплановых целей.

В составе ГИС базы данных обеспечивают выполнение следующих функций:

1. Географическое представление пространственных объектов, т. е. каждый набор данных в БД соответствует объекту, явлению, процессу, проходящему в реальной действительности.

2. Описание свойств пространственных объектов. Описание содержится в виде табличных данных, имеющих жесткие связи с пространственными объектами в ГИС. Жесткая связь обеспечивается заданием ключевых полей в различных БД.

3. Представление пространственных отношений в ГИС - задаются путем организации топологии и путем организации сетей. Топология используется для контроля за общими границами между пространственными объектами, для определения ценности данных для поддержки топологических запросов и топологической навигации.

4. Организация взаимоотношений между объектами в БД под термином объект понимается не только, как объект реальной действительности, так и данные о нем. Базы данных позволяют выполнять, классифицировать объекты, присваивая им связи подчиненные определенной логической структуры.

Логическая структура:

- 1:1 один объект БД содержит одну группу пространственных данных.

- 1:m - одной группе координат соответствует иерархически подчиненная группа объектов.

- n:m множеству групп координат соответствует множество взаимосвязанных объектов.

Избранная логика организации взаимоотношений определяет структуру БД или количество полей, которые отводятся для заполнения информации по данным объектам.

5. Создание ключей банков данных. Атрибут объекта, который используется для его идентификации и упорядочивания в пределах класса называется ключом.

База данных- совокупность данных организованных по определенным правилам, устанавливающим общие принципы описания, хранения и и манипулирования данными.

Хранение данных в БД обеспечивает централизованное управление, соблюдение стандартов безопасности целостности данных, устраняет противоречивость данных, позволяет избежать избыточности.

Работа с БД осуществляется с помощью СУБД ( система управления базой данных) путем ввода, пополнения, редактирования данных и работы с данными путем создания запросов к базам данных.

2. Технология и этапы создания баз данных ГИС

В ГИС БД может быть создана, как с использованием табличных форм и специальных институтов ГИС, так и с помощью любых стандартных программных средств, предназначенных для создания БД. Данные в базу вносятся в виде файла БД, который состоит из отдельных записей, содержащих информацию, хранящуюся в отдельной строке таблицы, поэтому количество записей в файле БД соответствует количеству строк в таблице. Записи осуществляются в соответствующих полях, количество которых определяется количеством графов в таблице. Записи могут содержаться в разной форме в виде символов или в виде цифр.

Выделяют основные этапы создания базы данных:

1. Описание структуры хранящихся в БД записей описывается такое количество строк и полей, какое необходимо для файла БД.

2. Ввод данных и корректировка структуры.

3. Редактирование данных: внесение, исправление, дополнение, ликвидация дублированных и ошибочных данных.

4. Актуализация - введение БД, добавление записей соответствующих современному состоянию объекта и удаление данных, корректура формы и вида записей.

5. Использование БД. Формирование стандартных запросов, образование шаблонов ответов на запрос и обработка данных в соответствии с существующими запросами.

3. Логические модели и виды баз данных

Любой объект, описанный в форматах пространственных данных, имеет атрибутику, жестко-привязанную к пространственным данным и хранящуюся в таблицах БД. Поля и строки атрибут данных подлежат корректировки, исправлению, дополнению. Такая организация данных ГИС позволяет получить мгновенную информацию об атрибутах пространственных объектов. Эта информация получается путем включения коммуникационных структур, которые создаются на основании запросов, написанных на специальном языке SQL - structured query language - язык структурированных запросов. Структурирование данных в базах данных называется логической моделью построения баз и банков данных.

Выделяются следующие виды логических моделей баз и банков данных:

1. Иерархические

2. Сетевые модели

3. Относительные модели.

4. Объектно-ориентированные.

Иерархические модели являются наиболее старыми и наиболее эффективно-эксплуатируемыми в базах и банках данных. Имеют структуру дерева, в которой можно выделить корневые - исходные объекты и конечные.

Объекты в данной логической модели описываются соотношениями, каждая основная материнская база данных может иметь множество дочерних БД, каждая дочерняя или подчиняющаяся БД, может принадлежать только одной главной материнской базе.

Достоинства иерархической модели данных:

1.Легкая для понимания.

2.Обеспечивается быстрый доступ к данным с помощью ключа объекта. Наилучший эффект от использования иерархической модели данных достигается при кодировании объектов на следующих иерархических структурах административного устройства.

Недостатки:

Данные в этой модели сохраняются долго и много раз, изменение данных приводит к изменению всей структуры логической модели.

В отличие от иерархических моделей, сетевые модели используют разные типы взаимоотношений между объектами БД. Наряду со стандартным отношением: 1:М - один к множеству, используется M:N - множество к множеству. В этом случае дочерний объект может принадлежать множеству материнских БД, а также множество дочерних объектов может быть взаимосвязано с множеством материнских БД.

Достоинства:

Гибкость модели, способность быстро перестраиваться при изменении данных.

Недостатки:

Сложность при перестроении, при уничтожении какого-либо объекта БД.

Уничтожение объекта влечет за собой пересмотр всех дочерних и материнских БД, имеющих сетевые связи с данным объектом, поэтому более всего применяется следующий вид:

Реляционные (относительные) модели, описывающие отношения между объектами, в которых отношения записываются в виде таблицы.

Для таблицы наборов данных существует правило реляционной целостности, подразумевающие единство типов информации в строках и ячейках таблицы, единство типов значений и др. требования.

Обычно пространственные данные в этих БД представлены в виде векторных моделей.

Объектно-ориентированные БД включают три класса БД:

1.Класс структурно объектно -ориентированные модели данных.

2. Относительно объектно-ориентированные модели данных.

3. Полные объектно-ориентированные модели данных.

Разница состоит в гибкости.

В структурно-ориентированных моделях данных элементарная частица информации рассматривается, как объект в банке данных.

Полные объектно-ориентированные модели содержат возможности обоих классов. Объект в этих база данных состоит из набора данных, характеризующих его состояние и определенное количество описаний операций и методов, которые он может использовать.

Достоинства объектно-ориентировочной модели:

1.Объект является оптимальным образом для записей моделей реального мира.

2.Является достаточно гибким для хранения информации о собственном образе жизни и развития.

Недостатки:

Такие модели требуют больших затрат времени и занимают огромный объем памяти.

4. Основные функции систем управления базами данных

Выделяют следующие основные функции систем управления базами данных:

1 функция - непосредственное управление данными во внешней памяти. Функция включает обеспечение необходимых структур внешней памяти данных непосредственно входящих в БД и для служебных целей. Например, для ускорения поиска.

2 функция - управление буферами оперативной памяти, эта функция обеспечивает взаимодействие данных, содержащихся в БД, с оперативной памятью и осуществляется путем буферизации части данных в оперативной памяти. геоинформационный компьютерный данные

3 функция - управление транзакциями (в землеустройстве означает - совершение сделок) - в БД - последовательность операций над БД, которые СУБД рассматривают, как единое целое. Если транзакция успешно выполняется, СУБД фиксирует изменение БД во внешней памяти. Если транзакция не выполняется (изменения не выполняются ), изменения не фиксируются в состоянии БД. Понятие транзакции необходимо для подержания логической целостности управления СУБД, т. е. каждая транзакция начинается при целостном состоянии БД и оставляет это состояние целостным после своего завершения.

4 функция - журнализация поддерживает основное требование к СУБД, обеспечивая надежность хранения данных во внешней памяти.

Надежность предполагает способность СУБД восстанавливать последнее согласованное состояние БД после любого аппаратного или программного сбоя.

Аппаратные сбои выделяют двух типов:

1 тип - Мягкий сбой - внезапная остановка работы компьютера.

2тип - Жесткий сбой характеризуется потерей информации на носителях внешней памяти.

Программные сбои связанны с аварийным завершением работы СУБД, в результате незавершенной остается транзакция.

Для восстановления БД необходима дополнительная информация. Наиболее распространенным методом поддержанием избыточной информации является ведение журнала изменений БД.

Журнал - особая часть БД недоступная пользователям СУБД, в который поступают записи обо всех изменениях.

5 функция- поддержка языков БД. Большинство БД ориентированы на использование языка SQL и DML - data manipulation language,

SDL - Schema definition Language - был предназначен для управления схемой БД. DML- для манипулирования данными.

Заключение

В настоящее время ГИС является фундаментом информационной системы, поскольку она является источником всех пространственных данных по объектам городской территории и может служить мощнейшим средством по обработке этих данных, решать сложнейшие аналитические задачи в области моделирования процессов в городской среде и выступает в роли неотъемлемого инструмента при принятии территориальных управленческих решений.

Без правильной организации информации невозможно построение эффективно действующей ГИС. Хорошо подготовленная цифровая карта является основой любой ГИС, а также смысловая, атрибутивная информация играет важную роль в системах прикладного назначения. В ряде случаев она даже важнее картографической составляющей, например, в кадастровых системах. Большинство современных программ, как ГИС, так и систем управления базами данных (СУБД), предоставляют интуитивно понятные, легкие в освоении инструменты для манипулирования данными. Однако для разработки информационной системы, содержащей две-три взаимосвязанных таблицы, уже требуется знание основ организации автоматизированного хранения информации.

Список использованной литературы

1.Варламов А. А., Гальченко С. А. Земельный кадастр. В 6-ти т. Т. 6 Географические и земельные информационные системы, 400с.

2.Геоинформатика / Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н. и др. М.: МАКС Пресс, 2001.349 с.

3.Замай С.С., Якубайлик О.Э.. Программное обеспечение и технологии геоинформационных систем: Учеб. пособие / Краснояр. гос. ун-т. Красноярск, 1998. 110 с.

4.Кольцов А.С. Геоинформационные системы: учеб. пособие /А.С. Кольцов, Е.Д. Федорков. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2006. 203 с.

5.Трифонова Т.А., Мищенко Н.В., Краснощеков А.Н. Геоинформационные системы и дистанционное зондирование в экологических исследованиях: Учебное пособие для вузов. - М.: Академический проект, 2005. 352 с.

6.Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. - М.: Финансы и статистика, 1998. 288 с.

Размещено на Allbest.ru