Создание цифровой тематической карты "Млекопитающие Восточно-Казахстанской области"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Одним из важных направлений государственной политики в сфере воспроизводства, использования и охраны природных ресурсов является создание и развитие информационного обеспечения природопользования. Практическая реализация этого направления должна осуществляться путем совершенствования существующих и задействования по мере готовности новых информационных систем по отдельным видам природных ресурсов на основе единых стандартов, расширения и реструктуризации сети ранее сформированных информационных центров на базе современных технологий и телекоммуникаций.

Цифровая тематическая карта позволяет более полно анализировать имеющиеся данные, получать новую информацию с определенными свойствами. Она содержит не только картографические данные о пространственных объектах, но и описательную информацию.

Топографической основой для создания карты Восточно-Казахстанской области Республики Казахстан является отсканированное изображение, которое затем было зарегистрировано в программе MapInfo.

MapInfo Professional - это геоинформационная система, позволяющая создавать и анализировать карты стран, территорий, районов, городов и вообще всего, что может рассматриваться как карта или план. Созданная электронная карта может быть отображена различными способами, в том числе в виде высококачественной картографической продукции. Кроме того, MapInfo позволяет решать сложные задачи географического анализа на основе реализации запросов и создания различных тематических карт, осуществлять связь с удаленными базами данных, экспортировать географические объекты в другие программные продукты и многое другое.

В MapInfo тематические карты создаются путем присвоения графическим объектам на карте цветов, штриховок и типов символов в зависимости от того, какое значение соответствует им в таблице. Столбчатые и круговые диаграммы позволяют сравнивать несколько видов данных одновременно.

Целью дипломной работы является создание цифровой тематической карты «Млекопитающие Восточно-Казахстанской области».

Таким образом, для достижения данной цели были поставлены и рассмотрены следующие задачи:

- рассмотреть классификации географических карт по величине и содержанию;

- рассмотреть особенности тематических карт;

- рассмотреть функциональные возможности ГИС;

- составить цифровую тематическую карту ВКО.

1. Классификация карт

1.1 Классификация географических карт по величине, и содержанию

Чтобы не потеряться в великом множестве географических карт, необходима их классификация, то есть распределение карт на группы (виды, серии), руководствуясь теми или иными их признаками. Научная классификация карт: облегчает изучение свойств и закономерностей, присущих отдельным видам карт; находит отражение в организации картографического производства и способствует его рациональной постановке; необходима для каталогизаций карт, их систематического размещения и хранения; облегчает поиск нужных карт и выдачу их потребителям. Строгая классификация - обязательное условие для внедрения автоматизации в информационно-картографические службы.

Карты могут различаться (классифицироваться) по ряду признаков: масштабу, территориальному охвату, теме, назначению, математической основе, эпохе, языку и т.п. Наиболее существенны первые четыре из названных признаков, определяющие содержание и характер географических карт. Классификаций по другим признакам являются вспомогательными, но могут употребляться в конкретных целях.

Любая научная классификация должна удовлетворять ряду логических требований. Во-первых, обязательна последовательность перехода от общего понятия к частным, то есть постепенность расчленения широкого понятия на более узкие. Например, все карты делятся на общегеографические и тематические, но было бы неправильно подразделять карты на общегеографические, тематические и геологические, так как последние представляют один из родов карт природных явлений, которые в свою очередь являются классом тематических карт. Во-вторых, на каждой ступени классификации необходимо применять определенное основание деления.

Значение классификации карт по масштабу определяется влиянием масштаба на содержание и особенности использования карт. В нашей стране различают карты: крупномасштабные (1:200 000 и крупнее), среднемасштабные (мельче 1: 200 000 до 1: 1 000 000 включительно), мелкомасштабные (мельче 1: 1 000 000). В применении к общегеографическим картам эти группы карт называют топографическими, обзорно-топографическими и обзорными. Часто рубеж топографических карт переносят на масштаб 1: 100 000. Для топографических карт используют также внутреннее деление на подгруппы: 1: 5 000 и крупнее (часто называемые топографическими планами), мельче 1: 5 000 до 1: 25 000 включительно, мельче 1: 25 000.

Территориальная классификация различает карты по пространственному охвату. В соответствии с требованиями, предъявляемыми к логически обоснованной классификаций, при подразделении карт по территории обязательна последовательность перехода от более общих понятии к частным. Поэтому первую рубрику классификации составляют карты, изображающие земной шар в целом. Далее раздельно классифицируются карты суши и Мирового океана. Внутри материков можно группировать карты по разным признакам (например, административно-политическое деление) и т.д. При классификации карт по тематике (содержанию) прежде всего, различают карты общегеографические и тематические.

Основные характеристики общегеографических карт определяются при прочих равных условиях масштабом карты. Поэтому они подразделяются в зависимости от масштаба на топографические, обзорно-топографические и обзорные.

Для тематических карт известно много классификаций теоретических трудах и практической работе картохранилищ, информационно-картографических служб и библиотек. Большинство классификации строится на общих принципах соответствия структуре географических наук и наук о Земле. Вначале выделяются карты природных явлении (физико-географические) и карты общественных явлении (социально-экономические).

1.2 Общегеографические и тематические карты

Все множество разнообразных географических карт делятся на группы, т.е. классифицируют их по следующим основным признакам: по охвату территории, по масштабу, по содержанию, по степени обобщенности показателей отображаемых явлений, по назначению, по способу пользования.

По величине, показанной на них территории. По этому признаку все географические карты делятся на следующие группы:

- карты всей земной поверхности, мировые карты или карты мира;

- карты половины земной поверхности, или карты полушарий;

- кары отдельных материков и их крупных частей. К этой же группе могут быть отнесены карты океанов и больших морей.

- карты групп государств;

- карты государств и их частей, выделяемых по политико-административному делению. К этой же группе можно отнести карты сравнительно небольших территорий, которые не связны с политико-административным делением стран, например карты морских проливов, отдельных районов месторождений полезных ископаемых и др.

В зависимости от содержания все карты подразделяются на общегеографические и тематические. К общегеографическим картам относятся карты с изображением внешнего облика территории: природных условий, населенных пунктов, транспортных путей, элементов политико-административного деления и некоторых других хозяйственных и культурных объектов. Природные условия местности отображаются на общегеографических картах показом рек и озер, береговой линии морей и океанов, рельефа и некоторых черт почвенного и растительного покрова. При этом ни один из перечисленных элементов не выделяется особо. Предназначены общегеографические карты для общего знакомства с территорией и изучения по ним явлений, отображаемых элементами их содержания. К общегеографическим относятся также топографические карты.

Тематическими называют географические карты, на которых один или несколько природных или социально-географических элементов показаны с большей подробностью и глубиной, так как они являются темой данной карты. На отдельных картах часто показаны связи двух, трех и большего числа элементов. Тематические карты раскрывают специфические свойства одного (или нескольких) элементов, входящих в содержание общегеографических карт. На многих из них изображают также элементы, которые на общегеографических картах никогда не показывают: политико-административное деление, климатические данные, геологическое строение территории, животный мир, болота, распределение населения по профессиональным, национальным и иным признаками многое другое.

Внешне тематические карты отличаются от общегеографических тем, что в их названиях указывается тема. В названиях общегеографических карт указывается только изображенная территория.

Глубина раскрытия особенностей явлений, отображаемых на тематических картах, степень обобщенности характеризующих их количественных показателей бывает разной.

По степени обобщенности показателей тематические карты делятся на аналитические и синтетические. К аналитическим относятся карты, на которых величина явления показана на основе конкретного, часто единичного измерения. Иногда их называют картами наблюдения. На основе нескольких аналитических карт, строят карты синтетические, на которых явления характеризуются как единое целое на основе соединения и обобщения ряда показателей.

По содержанию тематические карты делятся на физико-географические и социально-экономические. Широта показа явлений на картах в обеих группах может быть различной. Существуют физико-географические карты, на которых дается обобщенная характеристика главных черт географической среды. К ним относятся карты природного районирования - географических поясов, природных зон.

На физических картах также представлен целый комплекс элементов природы - рельеф, гидрография и растительный покров и грунты.

Есть также многочисленная группа тематических карт, содержание которых ограниченно сведениями, относящимися к одной из внешних оболочек Земли - литосфере, атмосфере, гидросфере или биосфере. Тема карт каждой из групп обычно связана с каким-то одним элементом природы: строением земной коры, рельефом, водами, климатом, почвами или животным миром. Но каждому элементу может быть посвящено большое число карт.

Тематические карты, на которых отображены и охарактеризованы явления, относящиеся не к одному, а к нескольким природным или социально-географическим элементам, принято называть комплексными. Необходимость в создании комплексных карт возникает в тех случаях, когда требуется показать взаимосвязи, существующие между разнородными явлениями.

Содержание общегеографических и тематических карт - подробность изображения и другие особенности - зависит от их назначения и от масштаба, определяемого назначением.

1.3 Особенности тематических карт

Географическое содержание тематической карты условно делится на две части, каждая из них имеет особое назначение при ее использовании. К первой - основной - части относят изображение того явления, которое составляет тему данной карты. Эту часть называют специальным содержанием карты.

Все остальное содержание тематической карты, не выражающее непосредственно ее тему, относят к географической основе.

На некоторых тематических картах к изображению береговой линии морей и озер, рек, населенных пунктов и государственных и политико-административных границ в качестве географической основы присоединяют и другие элементы содержания общегеографической карты - рельеф, пути сообщения или элементы почвенно-растительного покрова. При необходимости в географическую основу включают элементы, не входящие в содержание общегеографической карты.

Географическая основа тематической карты нужна, прежде всего, для ориентировки в размещении объектов и явлений, относящихся к специальному содержанию. При выборе элементов географической основы учитывают их взаимные связи с явлениями, составляющими тему карты. Географическая основа служит не только для фиксации размещения объектов, связанных с темой карты, но и для более глубокого понимания причин этого размещения и других особенностей отображаемого явления.

Обычно тематическая карта по сравнению с общегеографической изображает более узкий круг явлений. Но раскрытие особенностей отображаемых явлений на тематических картах может быть очень широким. Особенно это различие проявляется у мелкомасштабных общегеографических и тематических картах.

На тематических картах, прежде всего, отображено пространственное размещение картографируемых явлений. В одних случаях при этом на карте непосредственно оконтуривают линейным условным знаком ту часть земной поверхности, на которой распространено явление. В других же случаях размещение отображается косвенно. Если явление не занимает компактной площади, а рассеяно на значительном пространстве, сосредоточено вдоль каких-либо явлений или наблюдается только на больших территориях, на тематических картах возможно передача и этих особенностей размещения.

На многих тематических картах показывают величину явления в соответствующих единицах измерения. При этом может быть представлена и абсолютная величина, и относительная. Абсолютными величинами, выражаемыми на картах, могут быть размер занимаемой площади, количество единиц голов домашнего скота, размер выпускаемой промышленной продукции и многое другое.

На тематических картах показывают и относительные величины - отношение используемой сельскохозяйственной площади ко всей территории; соотношение используемой гидроэнергии и ее запасов; долю данной отрасли промышленности во всей промышленной продукции и т.д.

Важная особенность мелкомасштабных тематических карт заключается и в широкой возможности изображения качественных различий внутри показываемого явления.

На тематических картах можно изобразить перемещение явлений в пространстве и изменение во времени: направление и интенсивность ветров, океанических течений, миграции людей и животных, продвижение исследовательских экспедиций, и т.д.; изменение формы и размера территорий, занятых природным или общественным явлением; количественные изменения явлений за тот или иной промежуток времени; изменения в структуре явления.

Чтобы на тематических картах отобразить перечисленные особенности явлений, используют различные способы картографирования:

- способы ареалов;

- качественного фона;

- точечный;

- изолиний;

- значков;

- локализованных диаграмм;

- картодиаграмм;

- картограмм;

- линейных знаков;

- знаков движения.

1.3.1 Способ ареалов

Два способа картографирования - способ ареалов и способ качественного фона используют главным образом для показа на карте пространственного размещения явлений, распространенных на значительной площади, без количественной их характеристики.

Способ ареалов заключается в том, что площадь, на которой распространено картографируемое явление, особым обозначением выделяется из всей изображенной на карте территории. Этим способом на тематических картах показывают области распространения культурных и диких видов растений или животных.

Ареалы какого-либо явления нередко выделяются на картах линией определенного рисунка и цвета. В других случаях поверхность карты в пределах выделенного ареала закрашивают или заштриховывают.

Иногда четкая граница распространения явления отсутствует, а в некоторых случаях границу ареала показывать на карте не считают нужным. Тогда ареал может быть обозначен надписью с названием явления. Небольшие по площади ареалы обозначают условным знаком - геометрическим, художественным или буквенным. Значительные по площади ареалы без отмеченной границы заполняют несколькими такими значками.

Ареалы распространения разных видов растений и животных могут иметь различные пространственные соотношения: они могут находиться друг с другом или взаимно перекрываться.

Имеется разновидность способа ареалов, названная количественным ареалом. В этом варианте изображенный ареал не оконтуривает территорию, в пределах которой явление только и встречается, но выделяет ту часть области распространения явления, где оно особенно интенсивно проявляется. В легенде карты выделение ареала оговаривается определенным количественным показателем.

1.3.2 Точечный способ

Применяя точечный способ изображения, наносят на карту точки (одинаковые по размеру кружки небольшого диаметра) в тех участках, где явление размещено. Каждой точке придают определенное числовое значение или «вес» в единицах, в которых выражают размер явления.

Точечным способом картографируют явления, размещенные на такой значительной по величине территории, что (как и при способе ареалов) ее можно отобразить на карте данного масштаба. Нередко отображаемое точечным способом явление имеет на всей занимаемой площади не сплошное, а рассредоточенное распространение.

Существует два способа расстановки точек на карте при ее изготовлении. При первом статистическом способе в каждом из районов, относительно которых известна суммарная величина явления, точки расстанавливаются равномерно по всей площади района без учета фактического размещения явления. При такой расстановке точек определить действительное размещение явление на карте нельзя. По ней можно лишь сравнивать интенсивность явления в разных районах, по различной густоте имеющихся в них точек.

При втором географическом способе точки ставят только в тех частях районов, в которых явление действительно распространено. При чтении карты, на которой, точки расставлены географическим способом, можно с большой достоверностью определить ареал явления, его интенсивность в разных участках ареала и также подсчитать как суммарную величину явления, так и количество его в любом районе карты.

Обычно точечный способ применяется для показа абсолютного количества явления. Но имеется разновидность способа, при котором вес точки выражает не абсолютное, а относительное количество, например сотую долю суммарной величины, т.е. 1%. Карты с показом явления этим способом - процентно-точечные карты. На такой карте всего размещено 100 точек, расставленных в соответствии с размещением явления. Точечным способом можно отобразить структуру явления, используя разный цвет для обозначения его количественно различных слагающих.

В других случаях цвет точек используют для показа развития явления во времени.

1.4 Классификация и виды тематических карт

Тематические карты можно классифицировать:

-по содержанию (тематике);

-по способам картографического изображения;

-по назначению;

-по масштабам и территориальному охвату.

Классификация тематических карт по содержанию строится по отображаемому на карте объекту (явлению). Таким образом, карты группируются по компонентам природной среды и сферам общественных явлений или по наукам, которые их изучают, в их числе географические науки. Для географических тематических карт установлены две основные группы карт по содержанию: карты природных явлений (физико-географические) и общественных явлений (социально-экономические).

Характеристика тематических карт по назначению осуществляется в соответствий с общей классификацией карт по этому признаку.

При классификаций тематических карт по масштабу и территориальному охвату к ним применимы общие принципы классификаций географических карт.

Карты, отображающие классификаций объектов картографирования, в частности, районирования территорий по тем или иным признакам, получили название типологических.

2. Общие сведения о ГИС

2.1 Функциональные возможности ГИС

ГИС - автоматизированная информационная система, предназначенная для обработки пространственно-временных данных, основой которых служит географическая информация и имеющая специальный картографический интерфейс.

ГИС имеет 5 характерных особенностей:

- автоматизированная система (не на счетах, а на компьютере);

- выполняет обработку (анализ, моделирование, вычисление различных зависимостей и.т.д.);

- оперирует пространственно-временными данными (данные привязаны к месту и ко времени);

- основа интеграции данных - пространственная, (а не временная);

- картографический интерфейс.

Хотя история разработки ГИС охватывает уже более 3 десятилетий, их активное «наступление» на рынке коммерческих программных средств началось 10 - 12 лет назад и связано с массовым появлением компьютеров, обладающих высокой производительностью, необходимой для обработки графической информации.

В настоящее время на рынке программных средств присутствуют ГИС самого различного уровня сложности и стоимости. Наиболее простые - это средства построения интерактивных карт - картинок. Наиболее развитые - это ГИС, объединяющие распределенные ресурсы, предусматривающие одновременную работу многих пользователей и позволяющую выполнять многостороннюю обработку информации.

Наиболее распространенные ГИС это ГИС настольные, когда и сама ГИС программ и обрабатываемые данные находятся на одном компьютере или локальной сети.

К наиболее известным настольным ГИС можно отнести программы ArcView, ArcGis (компания ESRI), МарInfo (компания МарInfo), из отечественных можно выделить семейство программ «Панорама» (КБ Панорама).

Современная геоинформационная система, включающая лучшие достижения в области ГИС - технологий. Программа позволяет выполнять типичные ГИС - задачи, делать постобработку результатов геодезической съемки, создавать, оформлять и компоновать векторные и растровые карты, привязывать и подстраивать графические изображения (подложку), создавать и вести кадастровую базу, осуществлять запросы и выборки, векторизировать картографический материал, организовать удаленное хранение данных и многое другое.

Геоинформационные системы - многофункциональные средства анализа сведенных воедино табличных, текстовых и картографических бизнес - данных, демографической, статистической, земельной, муниципальной, адресной и другой информации.

Геоинформационные системы получает все большее распространение не только в радиционных областях применения, таких как управление, природными ресурсами, сельское хозяйство, экология, кадастры, городское планирование, но также и в коммерческих структурах - от телекоммуникаций до розничной торговли. В качестве систем поддержки принятия решений ГИС помогают улучшить обслуживание клиентов, сохранять высокий уровень конкурентоспособности, повышать прибыльность как коммерческим организациям, чья деятельность зависит от пространственной информации, так и тем, которым анализ геоинформации дает заметные преимущества. ГИС являются эффективным инструментом для выбора мест и определения зон торговли, размещения наружной рекламы и производственных объектов, диспетчеризации и маршрутизации средств доставки, информатизации риэлтерской деятельности.

Географическая информационная система (ГИС) - современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, происходящих и прогнозируемых событий и явлений. Геоинформационные системы наиболее естественно отображают пространственные данные.

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.

Геоинформационные системы тесно связаны с другими информационными системами и используют их данные для анализа объектов.

ГИС отличают:

- развитые аналитические функции;

- возможность управлять большими объемами данных;

- инструменты для ввода, обработки и отображения пространственных данных.

ГИС позволяет создавать картографические отображения и карты для презентаций, просто указав на них и сделав щелчок кнопкой мыши. ГИС позволяет отображать и анализировать бизнес информацию новыми методами, выявлять скрытые ранее взаимосвязи, примеры и тренды.

С помощью ГИС можно:

- быстро выявить по карте, где "скрываются" покупатели и конкуренты;

- определить наиболее выгодное для бизнеса местоположение новых производственных мощностей, филиалов и торговых точек;

- составить сводные диаграммы объемов продаж за месяц или год по интересующим торговым предприятиям. Привязать диаграммы к соответствующим пунктам на картах;

- визуально оценить и получить полноценную статистическую сводку по динамике спроса и предложения в любой области рынка, например, в операциях с недвижимостью;

- выделить маркетинговые территории и провести анализ имеющейся по ним информации;

- визуально по карте и на основе сопутствующей цифровой и текстовой информации провести сравнение демографических характеристик по разным странам, областям и районам;

- выявить и оконтурить неблагополучные по экологическим признакам районы или зоны повышенной чувствительности природной среды к антропогенным воздействиям;

- нанести на карту, выделить и дополнить сопутствующей информацией зоны производства, хранения, сброса и накопления, вредных для людей и живых организмов веществ и материалов;

- изучить взаимосвязи между различными факторами. Например, между повторяемостью стихийных природных явлений и стоимостью недвижимости по любой территории;

- определить степень соответствия загрязненности территории вследствие работы предприятия природоохранному законодательству, действующему в республике или стране. Тексты соответствующих законодательных актов можно включить в базу данных и выводить на экран при вызове мышью объекта на карте;

- принимать обоснованные решения на основе всестороннего анализа имеющейся информации;

- постоянно дополнять базы данных по демографии, конъюнктуре рынка,

2.2 Операции осуществляемы 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.

2.2.1 Отраслевое использование ГИС

Возможности геоинформационных систем могут быть задействованы в самых различных областях деятельности. Вот лишь некоторые примеры использования ГИС:

- административно-территориальное управление;

- городское планирование и проектирование объектов;

- ведение кадастров инженерных коммуникаций, земельного, градостроительного, зеленых насаждений;

- прогноз чрезвычайных ситуаций техногенно-экологического характера;

- управление транспортными потоками и маршрутами городского транспорта;

- построение сетей экологического мониторинга;

- инженерно-геологическое районирование города.

- телекоммуникации

- сотовая связь, традиционные сети;

- стратегическое планирование телекоммуникационных сетей;

- выбор оптимального расположения антенн, ретрансляторов и др.;

- определение маршрутов прокладки кабеля;

- мониторинг состояния сетей;

- оперативное диспетчерское управление.

- инженерные коммуникации

- оценка потребностей в сетях водоснабжения и канализации;

- моделирование последствий стихийных бедствий для систем инженерных коммуникаций;

- проектирование инженерных сетей;

- мониторинг состояния инженерных сетей и предотвращение аварийных ситуаций;

- транспорт;

- автомобильный, железнодорожный, водный, трубопроводный, авиатранспорт;

- управление транспортной инфраструктурой и ее развитием;

- управление парком подвижных средств и логистика;

-управление движением, оптимизация маршрутов и анализ грузопотоков;

- нефтегазовый комплекс;

- геологоразведка и полевые изыскательные работы;

- мониторинг технологических режимов работы нефте- и газопроводов;

- проектирование магистральных трубопроводов;

- моделирование и анализ последствий аварийных ситуаций;

- силовые ведомства;

- службы быстрого реагирования, вооруженные силы, милиция, пожарные службы;

- планирование спасательных операций и охранных мероприятий;

- моделирование чрезвычайных ситуаций;

- стратегическое и тактическое планирование военных операций;

- навигация служб быстрого реагирования и других силовых ведомств;

- экология

- оценка и мониторинг состояния природной среды;

- моделирование экологических катастроф и анализ их последствий;

- планирование природоохранных мероприятий.

- лесное хозяйство

- стратегическое управление лесным хозяйством;

- управление лесозаготовками, планирование подходов к лесу и проектирование дорог;

- ведение лесных кадастров;

- сельское хозяйство

- планирование обработки сельскохозяйственных угодий;

- учет землевладельцев и пахотных земель;

- оптимизация транспортировки сельскохозяйственных продуктов и минеральных удобрений.

2.3 Классификации ГИС

ГИС системы разрабатываются с целью решения научных и прикладных задач по мониторингу экологических ситуаций, рациональному использованию природных ресурсов, а также для инфраструктурного проектирования, городского и регионального планирования, для принятия оперативных мер в условиях чрезвычайных ситуаций и др.

Множество задач, возникающих в жизни, привело к созданию различных ГИС, которые могут классифицироваться по следующим признакам:

По пространственному, или территориальному, охвату (в зависимости от размера геопространства и в связи с масштабным рядом цифровых картографических материалов, используемых для формирования базы данных ГИС):

- глобальные, или планетарные, ГИС, global GIS (соответствуют масштабам 1: 4 500 000 и менее);

- субконтинентальные ГИС;

- национальные (государственные) ГИС (соответствуют масштабам 1: 2 500 000 - 1: 20 000 000);

- региональные ГИС, regional GIS (соответствуют масштабам 1: 500 000 - 1: 4 000 000);

- субрегиональные ГИС;

- локальные, или местные, ГИС, local GIS (соответствуют масштабам 1: 50 000 - 1: 1 000 000);

- муниципальные ГИС (соответствуют масштабу 1:50 000 и крупнее).

По предметной области информационного моделирования, или по проблемно-тематической ориентации (в зависимости от области применения):

- городские, или муниципальные, ГИС, МГИС (urban GIS);

- общегеографические;

- природоохранные ГИС (environmental GIS);

- социально-экономические;

- геологические;

- чрезвычайных ситуаций;

- навигационные;

- транспортные;

- торгово-маркетинговые;

- археологические;

- земельные информационные системы (ЗИС).

По назначению (в зависимости от целевого использования и характера решаемых задач):

- многоцелевые;

- информационно-справочные;

- мониторинговые и инвентаризационные;

- исследовательские;

- принятия решений;

- учебные;

- издательские;

- иного назначения.

По функциональным возможностям:

- полнофункциональные ГИС общего назначения;

- специализированные ГИС (ориентированы на решение конкретной задачи в какой либо предметной области);

- информационно-справочные системы (для домашнего и информационно-справочного пользования).

По расширяемости функциональных возможностей:

- закрытые системы - не имеют возможностей расширения, они способны выполнять только тот набор функций, который однозначно определен на момент покупки;

- открытые системы - отличаются легкостью приспособления, возможностями расширения, так как могут быть достроены самим пользователем при помощи специального аппарата (встроенных языков программирования).

По способу организации географических данных:

- векторные;

- растровые;

- векторно-растровые;

- трехмерные ГИС.

2.3.1 Классификация программных средств ГИС - технологий

ГИС - конструкторы (инструментальные полнофункциональные ГИС) - системы с наиболее широкими возможностями, включающие ввод, редактирование, хранение (как пространственной, так и атрибутивной информации), а также сложные процедуры пространственного анализа и моделирования геоданных. Все это реализуется при помощи встроенного универсального инструментария или с помощью специальных языков для разработки приложений.

Отдельным классом сегодня выделилась группа ГИС - продуктов для анализа данных готовых проектов - настольные ГИС - аналитики, обладающие многими свойствами своих полнофункциональных прототипов, но при этом требующие минимальных вычислительных ресурсов. Главная задача этого класса программного обеспечения ясна уже из их названия - это анализ информации, содержащейся в базах данных (БД). ГИС - аналитики также как и ГИС - конструкторы могут включать язык программирования, существенно расширяющий их возможности. Практически все из них позволяют организовать высококачественный вывод карт и таблиц на твердый носитель.

Многие тяжелые инструментальные ГИС сопровождаются средствами для конечного пользователя - ГИС - зрителями. Они предназначаются в основном для просмотра ранее введенной и структурированной по правам доступа информации. Во все ГИС - зрители включается инструментарий запросов к локальным и удаленным базам данных. Как правило, ГИС - зрители предоставляют пользователю (если предоставляют вообще) крайне ограниченные возможности пополнения баз данных и предназначены в основном для просмотра и поиска необходимой информации. Сегодня этот класс продуктов становится основным инструментом в геоинформационных WEB - технологиях, позволяя извлекать и визуализировать данные из удаленных информационных узлов сети INTERNET.

ГИС - конструкторы (полнофункциональные модульные ГИС, производственные картографические системы, промышленные СУБД).

ГИС - аналитики (полнофункциональные настольные ГИС, промышленные и настольные СУБД).

ГИС - зрители (настольные ГИС-зрители, сетевые ГИС-клиенты , Web-браузеры).

2.3.2 Структура ГИС

При всем многообразии операций, целей, областей информационного моделирования, проблемной ориентации и иных атрибутов, характерных для создаваемых и действующих ГИС, логически и организационно в них можно выделить несколько конструктивных блоков, называемых также модулями или подсистемами, выполняющими более или менее четко определенные функции. Функции ГИС в свою очередь вытекают из четырех типов решаемых ею задач: сбор, обработка, моделирование и анализ.

Таким образом, ГИС имеют следующие подсистемы:

- подсистема сбора данных, которая собирает и проводит предварительную обработку данных из различных источников. Эта подсистема также в основном отвечает за преобразования различных типов пространственных данных (например, от изолиний топографической карты к модели рельефа ГИС);

- подсистема хранения и выборки данных, организующая пространственные данные с целью их выборки, обновления редактирования;

- подсистема манипуляции данными и анализа, которая, выполнив различные задачи на основе этих данных, группирует и разделяет их; устанавливает параметры и ограничения и выполняет моделирующие функции;

-подсистема вывода, которая отображает всю базу данных или часть ее в табличной, диаграммной или картографической форме.

В общем случае, несмотря на разные цели ГИС - обработки, различное качество исходных материалов и разных технологий их обработки, ГИС призвана обеспечить:

- единую систему сбора и ввода геопространственных данных, взятых из разных источников;

- создание, ведение, хранение баз данных на основе поступающих сведений;

- генерирование новой производной информации на основе анализа, моделирования и синтеза имеющихся данных;

- подготовку и выдачу пространственных решений с использованием современных геоинформационных технологий.

Обобщенные функции ГИС - систем:

- ввод и редактирование данных;

- поддержка моделей пространственных данных;

- хранение информации;

- преобразование систем координат и трансформация картографических проекций;

- растрово-векторные операции;

- измерительные операции;

- полигональные операции;

- операции пространственного анализа;

- различные виды пространственного моделирования;

- цифровое моделирование рельефа и анализ поверхностей;

-вывод результатов в разных формах.

Сущность перечисленных функций будет рассмотрена в дальнейшем.

Исходя из этого, а также из вышерассмотренных базовых функций и основных функциональных возможностей ГИС, представим структуру типичной ГИС в виде следующих функциональных блоков обработки информации:

- ввода, восприятия и предварительной обработки информации;

- создания, ведения и хранения баз данных;

- обработки информации и моделирования;

- отображения и передачи информации.

2.3.2.1 Подсистема ввода данных

Блок ввода, восприятия и предварительной обработки информации. Для реализации функции приема и предварительной обработки данных аппаратно-программные средства ГИС должны обеспечить ввод и восприятие данных со следующих устройств: дигитайзера с ручным обводом и автоматическим съемом координат; сканеров ввода графической и полутоновой информации, как с черно-белых, так и с цветных изображений и, естественно, со стандартных устройств ввода информации в компьютер. Кроме того, должен обеспечиваться прием данных из электронных геодезических приборов и с цифровых фотограмметрических станций.

Программные средства для предварительной обработки данных, прежде всего, должны обеспечить возможность осуществлять векторизацию исходных графических данных, редактирование векторизованных данных, фильтрацию и сжатие исходной информации, конвертирование данных в требуемые форматы.

2.3.2.2 Подсистема хранения и редактирования

Блок создания, ведения и хранения баз данных. Для хранения геометрических (графических) данных очень важной характеристикой программных средств является набор поддерживаемых моделей представления этих данных. Модели представления геометрических данных определяют потенциальную возможность и характер операций пространственной обработки информации в ГИС.

Для хранения текстовых данных большинство программных средств применяет модели данных современных СУБД, среди которых выделяются иерархические, сетевые и реляционные модели. Среди перечисленных моделей, реляционная модель нашла особо широкое применение при разработке инструментальных средств ГИС. В последнее время ПО ГИС начали поддерживать так называемую объектно-реляционную модель данных, применяемую в большом проекте СУБД, например, ORACLE и DB2. Кроме хранения графической и текстовой (атрибутивной) информации, современные инструментальные ГИС предоставляют возможность хранения, а также связывания графических объектов на ЦКИ с визуальной (фото-, видео-) и звуковой информацией. Примером использования этой возможности может служить звуковой рассказ об объекте, представленный некоторым специалистом и записанный на винчестер с магнитофона. Таким образом, можно говорить об использовании в ГИС средств мультимедиа.

цифровой тематический карта геоинформационный

2.3.2.3 Подсистема анализа

Блок обработки информации и моделирования. Этот блок является главным модулем ГИС, который в основном и определяет целевую направленность обработки данных для конкретной пространственной задачи. Он состоит из пакетов прикладных программ и процедур, образующих предметное ГИС-приложение. Основными функциями этого блока являются функции пространственного анализа.

2.3.2.4 Подсистема вывода

Блок отображения и передачи информации. Программные средства ГИС должны обеспечить визуализацию пространственных и других графических и видеоданных, а также результатов выполнения различных запросов. Кроме того, эти средства должны иметь возможности создания "твердых копий" для различных широкоформатных устройств, таких, как струйные плоттеры, просто принтеры или фотопечатные машины.

Приведенные схемы соответствуют современным полномасштабным многофункциональным и универсальным ГИС, хотя в конкретных реализациях возможно изменение баланса между их отдельными блоками или редуцирование отдельных подсистем (модулей).

2.3.3 Программа MapInfo Professional

MapInfo Professional - это геоинформационная система, позволяющая создавать и анализировать карты стран, территории, районов, городов и вообще всего, что может рассматриваться как карта или план. Создания электронная карта может быть отображена различными способами, в том числе и в виде высококачественной картографической продукции. Кроме того, MapInfo позволяет решать сложные задачи географического анализа на основе реализации запросов и создания различных тематических карт, осуществлять связь с удаленными базами в данных экспортировать географические объекты в другие программные продукты и многое другое.

Основные возможности MapInfo:

- работа с векторными данными и связанной с ними тематической информацией;

- возможность редактирования картографической информации, в том числе по снимкам, используя их в качестве растровой подложки;

- просмотр данных в любом количестве и по разному представленных, в виде окон трёх видов: Карта, Список и График. Технология синхронного представления данных позволяет и открывать одновременно несколько, содержащих одни и те же данные, причём изменение данных в одном из окон сопровождается автоматическим изменением их данных во всех остальных окнах;

- разнообразные средства визуализации информации с помощью создания тематических карт;

- изменение проекции карт;

- составление запросов разной сложности: от простых выборок из отдельных файлов до сложных SQL - запасов по нескольким файлам;

- прямой доступ к файлам, созданным в dBase или графических файлах различных форматов.

Просмотр данных осуществляется с помощью трех окон:

- окно Карты - представляет информацию в виде обычной карты, что позволяет анализировать географические зависимости данных. Окно карты может содержать информацию сразу из нескольких таблиц, при этом каждая таблица представляется отдельным слоем карты;

- окно Списка - представляет информацию в виде электронной таблицы, списка записей, состоящих из строк и столбцов;

- окно Графика - представляет информацию в виде графиков и диаграмм, что позволяет анализировать числовые зависимости между данными.

Технология синхронного представления данных позволяет просматривать таблицу одновременно в нескольких окнах Карт, Списков и Графиков.

MapInfo работает со следующими типами растрового изображения:

- черно-белые изображения: при этом каждый пиксель соответствует черной или белой точке. Такие изображения занимают меньше всего места и быстрее всего читаются и показываются в MapInfo;

- полутоновые изображения: каждый пиксель содержит код черного, белого или одного из тонов серого цвета;

- цветные изображения: каждый пиксель отображает один из цветов, имеющихся в палитре данного изображения.

Способы представления данных: карта и список:

- в окне Карты доступны инструменты редактирования и создания картографических объектов, масштабирования, изменения проекций и другие функции работы с картой. Связанная с картографическими объектами атрибутивная информация хранится в виде таблиц, данные из которых можно представить в виде графиков и диаграмм различных типов.

- в окне Легенды отображаются условные обозначения объектов на карте и тематических слоях

- в окне Отчета предоставляются средства масштабирования, макетирования, а также сохранения шаблонов многолистных карт. Работая с MapInfo, можно формировать и распечатывать отчеты с фрагментами карт, списками, графиками и надписями. При выводе на печать MapInfo использует стандартные драйверы операционной системы.

Тематические карты. Для наглядного представления и картографического анализа пространственных данных в ГИС MapInfo используется тематическое картографирование. MapInfo предлагает следующие методы построения тематических карт: диапазоны значений, столбчатые и круговые диаграммы, градуированные символы, плотность точек, отдельные значения, непрерывная поверхность. Сочетание тематических слоев и методов буферизации, районирования, слияния и разбиения объектов, пространственной и атрибутивной классификации позволяет создавать синтетические многокомпонентные карты с иерархической структурой. ГИС MapInfo открывает большие возможности для разработчиков геоинформационного программного обеспечения. Использование современных методов взаимодействия между Windows приложениями позволяет интегрировать окно Карты MapInfo в программы, написанные на языках Delphi, Visual Basic, C++, PowerBuilder и др. Совместное использование MapInfo и среды разработки MapBasic дает возможность каждому создавать специфические приложения для решения конкретных прикладных задач.

Сферы применения ГИС MapInfo:

- бизнес и наука;

- образование и управление;

- социологические, демографические и политические исследования;

- промышленность и экология;

- транспорт и нефтегазовая индустрия;

- землепользование и кадастр;

- коммунальные службы и службы быстрого реагирования;

- армия и органы правопорядка и другие отрасли народного хозяйства.

Система MapInfo Professional применяется в 130 странах мира, переведена на 20 языков и установлена в десятках тысяч организаций, являясь самой востребованной геоинформационной системой. ГИС MapInfo отличают многофункциональность, простота освоения и невысокая стоимость.

Ключевые возможности ГИС MapInfo:

- расширение зоны обслуживания сотовой сети, улучшение качества обслуживания;

- оптимизация и планирование маршрутов доставки грузов;

- отслеживание динамики продаж, проведение маркетингового анализа, планирование размещения торговых точек;

- оценка степени рисков на определенной территории;

- анализ обстановки и обеспечение безопасности;

- территориальное планирование, ведение кадастров;

- разведка месторождений полезных ископаемых.

Основной функционал ГИС MapInfo:

- создание картографических объектов в MapInfo (ввод координат с клавиатуры, оцифровка по растровому изображению по итогам топологических операций, ввод GPS - информации с геодезических приборов, импорт графических данных из других ГИС и САПР-систем, геокодирование точечных объектов);

- расширенный поиск информации по признакам и сочетаниям, создание запросов на языке SQL, выборка объектов с учетом пространственных отношений;

- различные способы создания тематических карт;

- большая коллекция условных обозначений и редактор стилей линий;

- работа с внешними СУБД;

- хранение и обработка пространственных объектов в базе данных Oracle без использования дополнительного ПО;

- загрузка растровых и векторных данных с картографических серверов WFS и WMS;

- подключение картографических функций MapInfo к приложениям, написанным на других языках программирования: Delphi, Visual Basic, C++, PowerBuilder и др.;

- поддержка проекций и координатных систем;

- набор средств MapInfo для оформления карт и подготовки отчетов, в том числе в многопользовательском режиме;

- визуализация мобильных объектов;

- мультимедийные возможности по связыванию объектов карты с любыми файлами, в том числе - интерактивными;

- совместный доступ к централизованному хранилищу часто используемых файлов;

- автоматически устанавливаемая утилита MapCAD для автоматизации проектирования;

- печать из программы MapInfo в многослойный файл PDF;

- пропорциональное наложение;

- буксировка колонок таблиц;

- поддержка SQL Server 2008;

- интеграция с платформой NET.

2.3.4 Источники данных MapInfo

Таблицы MapInfo. Обменные векторные форматы САПР и геоинформационных систем: AutoCAD (DXF, DWG), Intergraph/MicroStation Design, ESRI Shape файл, ARC/INFO Export, а также растровые карты в форматах GIF, JPEG, TIFF, PCX, BMP, MrSID, PSD, ECW, BIL (снимки SPOT) и GRID (GRA, GRD). В MapInfo можно отображать данные, полученные с помощью GPS и других электронных геодезических приборов. Файлы Excel, Access, xBASE, Lotus 1 - 2 - 3 и текстовые, в которых кроме атрибутивной информации могут храниться координаты точечных объектов. ГИС MapInfo может выступать в роли «картографического клиента» при работе с такими известными СУБД, как Oracle и DB2, поскольку поддерживает эффективный механизм взаимодействия с ними через протокол ODBC. Более того, доступ к данным из СУБД Oracle возможен и через внутренний интерфейс (OCI) этой базы данных

2.3.4 Работа в MapInfo

Программа MapInfo позволяет хранить информацию в удобном (наглядном) виде, выполнять различные пространственные операции над объектами (объединение, удаление частей, вырезание и т.д.), получать различные отчеты, строить диаграммы.

Все создаваемые таблицы в программе MapInfo могут содержать географические объекты. При создании таблицы необходимо ввести как минимум одно поле для хранения семантической информации и задать проекцию таблицы (как правила это план - схема, метры и минимальные и максимальные значения координат в таблице). Все используемые в программе координаты имеют проекцию в математической системе координат. И при вводе всех координат приходится x с y менять местами.

2.3.5 Создание таблиц

Таблица может быть открыта как списком, так и картой (если она, конечно, содержит или может содержать географическую информацию).

Количество таблиц открываемых в карте, может быть сколько угодно и ограничивается только ресурсами компьютера.

При открытии таблицы в карте таблица становится слоем. В одном слое может быть только одна таблица. Управление слоями осуществляется через кнопку на панели инструментов - Управление слоями.

У каждого слоя могут быть произвольно установлены 3 свойства: Видимость, Привязка, Подпись. Свойство Редактируемость может быть только у одного слоя карты, т.е. только один слой на данный момент может быть изменяемым. Единственным слоем, обладающим только одним свойством (Видимость) является растр.

Свойство Видимость управляет видимостью слоя. При включенной галочке объекты этого слоя видимы на карте. Свойство Подпись позволяет показывать на карте семантическую информацию из какого-нибудь поля или составленного выражения. По умолчанию подпись ставится из первого слоя шрифтом Arial 9, в центре площадного объекта и справа - снизу у точечного объекта. При желании все эти параметры можно поменять, открыв диалоговое окно Подпись.

2.3.6 Создание объекта

Объекты, создаваемые в программе могут быть 4 типов: символьные (различные точечные объекты), линейные (линии состоящие из отрезка, ломаные линии, сплайновые (сглаженные) линии), области (прямоугольные и произвольные области) и текст (любой текст написанный любым шрифтом, установленным в операционной системе). Типы объектов задаются на панели инструментов Пенал для каждого типа объекта. Объект создается на какой-нибудь карте, в каком-нибудь слое. Слой, в котором создается объект, должен быть изменяемым (редактируемым). Изменяемость слоя устанавливается либо в нижней статус строке либо в Управление, слоями ставя галочку в свойстве Изменяемым у слоя.

...