Геоинформационные системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

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, это инструменты, позволяющие пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например высоту здания, адрес, количество жильцов.

Социально-ориентированные геоинформационные системы - это ГИС, обеспечивающие совместное описание, редактирование, актуализацию, сопоставление и использование для решения прикладных задач знания, привязанные к тому участку местности, информацию о котором они несут

Информатизация коснулась сегодня всех сторон жизни общества и трудно, пожалуй, назвать какую-либо сферу человеческой деятельности, где не ощущалось бы ее мощного воздействия. Информационные технологии вызвали появление геоинформатики и географических информационных систем (ГИС), которые изучают принципы, технику и технологию получения, накопления, передачи, обработки и представления пространственных данных, как средства получения на их основе новой информации и знаний о пространственно-временных явлениях.

1. Геоинформационные системы как новая сфера человеческой деятельности

ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Этот простой, но очень гибкий подход доказал свою ценность при решении разнообразных реальных задач: для отслеживания передвижения транспортных средств и материалов, детального отображения реальной обстановки и планируемых мероприятий, моделирования глобальной циркуляции атмосферы.

Любая географическая информация содержит сведения о пространственном положении, будь то привязка к географическим или другим координатам, или ссылки на адрес, почтовый индекс, избирательный округ или округ переписи населения, идентификатор земельного или лесного участка, название дороги и т.п. При использовании подобных ссылок для автоматического определения местоположения или местоположений объекта (объектов) применяется процедура, называемая геокодированием. С ее помощью можно быстро определить и посмотреть на карте где находится интересующий вас объект или явление, такие как дом, в котором проживает ваш знакомый или находится нужная вам организация, где произошло землетрясение или наводнение, по какому маршруту проще и быстрее добраться до нужного вам пункта или дома.

В настоящее время ГИС - это многомиллионная индустрия, в которую вовлечены сотни тысяч людей во всем мире. ГИС изучают в школах, колледжах и университетах. Эту технологию применяют практически во всех сферах человеческой деятельности - будь то анализ таких глобальных проблем как перенаселение, загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи.

Геоинформационные системы в развитии человеческой деятельности в настоящее время играют огромную роль. С помощью геоинформационных систем развито много различных сфер деятельности.

геоинформационный визуализация спутниковый

2. ГИС и спутниковые технологии

C развитием высоких технологий в нашем быту происходят стремительные перемены. Кто десять-пятнадцать лет назад мог предположить, что мобильная связь станет общедоступной?

А как вам понравится вместо атласа автомобильных дорог электронный планшет, в котором не только имеются карты или планы местности в любом масштабе, но и указываются ваши местоположение и направление движения? С его помощью можно определить, как лучше добраться до интересующего «адреса» (детализация - вплоть до поэтажного плана здания), получить информацию о проводимых дорожных работах и т. п. Думаете, фантастика? Ничуть!

Например, для английских автомобилистов такие электронные атласы стали уже привычными. Придумываются сотни новых применений для навигационных приемников. Куда их только не пытаются встроить! Практически все известные автомобилестроители комплектуют ими свои машины.

Сегодня работают две спутниковые системы - американская Navstar (Navigation System using Timing And Ranging), больше известная нам как GPS (Global Positioning System), и отечественная «ГЛОНАСС». Принципы их работы во многом схожи. Главная задача спутников, входящих в состав этих систем, заключается в постоянной передаче сигналов, которые принимают наземные (авиационные, корабельные, автомобильные, ручные и т. д.) приемники. Системы построены так, что приемник одновременно «видит» несколько спутников. Сравнивая задержки в приходе сигналов от разных спутников, приемник вычисляет расстояние от себя до них, а затем решает систему уравнений, чтобы определить свои координаты. Просто и красиво!

Возникает вопрос: «Ну и что с этими координатами буду делать? Удовлетворять свое любопытство? Неужели я без спутников дорогу домой не найду?»

Никто и не утверждает, что навигационные приемники нужны всем и всегда . Спутниковая навигация требуется тем областям, в которых без знания координат не обойтись, - авиации, морскому и автомобильному транспорту, диспетчерским и геоинформационным системам, проектированию и строительству, службам спасения, туризму, охоте, рыбалке и т. д.

Имея навигационный приемник, можно с точностью до нескольких метров определять свои координаты, скорость перемещения и направление движения. В сочетании с электронной картой местности (ГИС) и средствами мобильной связи получается мощнейший инструмент для построения диспетчерских систем. Первыми из гражданских пользователей возможности спутниковой навигации оценили банкиры: были созданы системы слежения за перевозкой денежных ценностей. Диспетчер банка видит на мониторе всю картину - на какой улице и возле какого дома находится автомобиль инкассации, куда движется, есть ли проблемы у экипажа и т.д. Аналогичные системы разворачиваются для «экстренных» служб, туристических операторов экстремального туризма за рубежом.

На территории России такие технологии применять ЗАПРЕЩЕНО!

Дело в том, что по Российском законодательству к государственной тайне отнесены сведения о координатах с точностью 30 м и лучше. Координаты с точностью от 30 до 100 м отнесены к сведениям ограниченного распространения, доступным лишь представителям федеральных органов государственной власти. Точность же бытовых навигационных приемников, как правило, не хуже 50 м, а при продолжительном пребывании в одной точке они способны определить координаты с точностью до 10 м. Отсюда вывод - без соответствующих разрешений пользоваться навигационными приемниками противозаконно, но разрешение может получить только организация имеющая лицензию на право ведения топографической деятельности на территории РФ.

Зачем такая лицензия туроператору? Таким образом до цивилизованного бизнеса в этой сфере у нас еще очень далеко.

В очевидном проигрыше оказываются все - потребители, которые лишаются удобного инструмента для бизнеса и отдыха, продавцы и производители, чьи доходы могли быть куда более высокими, Военно-космические силы, с трудом поддерживающие работу «ГЛОНАСС», и бюджет, теряющий дополнительные средства с навигационного рынка.

3. Помощь геоинформационных технологий в исследовании распространения наркомании в России

С помощью современных ГИС можно исследовать процессы распространения наркомании. Русские эпидемиологи еще более 100 лет назад использовали ГИС-технологии в схватке врачей-эпидемиологов с опасными заболеваниями, при анализе и прогнозе массовых эпидемий холеры, оспы, тифа, которые были частыми гостями в России. Вся информация собиралась и обрабатывалась вручную, вручную наносилась на карты: местоположение очага, состав и плотность населения, климат, дороги, источники и реки, потоки миграции населения, уровень развития систем здравоохранения и прочее. Близкая к этому полуавтоматическая ГИС-технология существует и работает поныне в большинстве СЭС и Центрах по борьбе с особо опасными инфекциями. И здесь для этого имеются объективные трудности: высокая стоимость и сложность освоения компьютерных ГИС-технологий.

Существенную помощь и быстрое продвижение в изучении процессов распространения наркомании и ВИЧ-инфекции в России, а также в формировании рациональных стратегий борьбы и профилактики наркомании могут оказать современные компьютерные технологии, новейшие методы сбора, обработки и анализа разнородной информации, в том числе пространственно-распределенной информации по случаям наркомании и преступлений в сфере оборота наркотиков. Необходимость применения ГИС-технологий в эпидемиологии просто очевидна, потому что с помощью современных ГИС можно эффективно реализовать трудоемкие процедуры эпидемиологического анализа с адекватной интерпретацией его результатов. К тому же, открываются новые и, порой, уникальные возможности для оперативного анализа и прогноза эпидемических ситуаций, поиска эффективных стратегий профилактики и мер борьбы с эпидемиями.

Карты распространения эпидемии в календарном времени, выполненные с помощью современных ГИС-технологий, открывают возможность комплексного решения прикладных задач эпидемиологии на нескольких уровнях: город в целом, регион как система городов, страна как система регионов. Появилась возможность пространственного отображения общих и частных закономерностей в развитии конкретных эпидемических ситуаций. Это позволяет выявлять и моделировать эти закономерности на новом уровне обобщения. Имея в руках современные ГИС, можно эффективнее изучать проблему наркомании: не только собирать и анализировать разнородную информацию, но и создавать уникальные "информационные модели" эпидемического процесса на "электронной карте".

Особенно эффективны ГИС-технологии при изучении "смешанных" эпидемий заболеваний, передающихся половым путем, таких, как гонорея+ВИЧ-инфекция, гонорея+сифилис. Современные ГИС позволяют увидеть новые стороны старых истин эпидемиологии, предложить новые идеи в методах анализа и прогноза заболеваний, передающихся половым путем.

Для решения задач распространения наркомании в сочетании с ВИЧ-инфекцией в сообществе внутривенных наркоманов ГИС-технологии просто необходимы. Они дают возможность поэтапного изучения эпидемических процессов: наркоэпидемии в "чистом виде" с контактным механизмом передачи наркотиков из структур наркорынка; эпидемии ВИЧ-инфекции в группе риска с половым путем передачи; наркоэпидемии "в чистом виде" + "занос" ВИЧ-инфекции из группы риска с половым путем передачи + эпидемия ВИЧ-инфекции в сообществе наркоманов. Как показывает практика, эпидемиологические ГИС должны иметь "встроенные" компьютерные модели эпидемических процессов, которые вместе с информационными моделями составляют "интеллектуальное ядро" ГИС нового класса.

4. Геоинформационные системы в экологии и природопользовании

Географические информационные системы (ГИС) появились в 60-х годах XX века 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.

Деятельность человека постоянно связана с накоплением информации об окружающей среде, ее отбором и хранением. Информационные системы, основное назначение которых - информационное обеспечение пользователя, то есть предоставление ему необходимых сведений по конкретной проблеме или вопросу, помогают человеку решать задачи быстрее и качественнее. При этом одни и те же данные могут использоваться при решении разных задач и наоборот. Любая информационная система предназначена для решения некоторого класса задач и включает в себя как хранилище данных, так и средства для реализации различных процедур.

Информационное обеспечение экологических исследований реализуется главным образом за счет двух информационных потоков:

информация, возникшая при проведении экологических исследований;

научно-техническая информация по мировому опыту разработки экологических проблем по различным направлениям.

Общей целью информационного обеспечения экологических исследований является изучение информационных потоков и подготовка материалов для принятия решений на всех уровнях управления в вопросах выполнения экологических исследований, обоснования отдельных научно-исследовательских работ, а также распределения финансирования.

Поскольку объектом описания и изучения является планета Земля, и экологическая информация имеет общие черты с геологической, то перспективно построение географических информационных систем для сбора, хранения и обработки фактографической и картографической информации:

о характере и степени экологических нарушений естественного и техногенного происхождения;

об общих экологических нарушениях естественного и техногенного происхождения;

об общих экологических нарушениях в определенной сфере человеческой деятельности;

о недроиспользовании;

об экономическом управлении определенной территорией.

Географические информационные системы рассчитаны, как правило, на установку и подключение большого количества автоматизированных рабочих мест, располагающих собственными базами данных и средствами вывода результатов. Экологи на автоматизированном рабочем месте на основе пространственно привязанной информации может решить задачи различного спектра:

анализ изменения окружающей среды под влиянием природных и техногенных факторов;

рациональное использование и охрана водных, земельных, атмосферных, минеральных и энергетических ресурсов;

снижение ущерба и предотвращение техногенных катастроф;

обеспечение безопасного проживания людей, охрана их здоровья.

Заключение

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 использованных источников

1.Берлянт А.М. Картография: Учебник для вузов. - М.: Аспект Пресс, 2001. - 336 с.

2.Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов // Ю.Б. Баранов, А.М. Берлянт, Е.Г. Капралов и др. -- М.: ГИС-Ассоциация, 1999. -- 204 с.

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

4.Цветков В. Я. Геомаркетинг. - М-: Машиностроение, 2000.

5.Цветков В. Я. Методы прогнозирования в геоинформационных технологиях//Информатика-машиностроение.- 1999.- № 4.

6.Цветков В. Я. Особенности гсоинформационного прогнозирования//Изд. вузов. Сер. Геодезия и аэрофотосъемка.-1999.- №6.

Размещено на Allbest.ru