Внутренние источники данных
Рис. 6.23. Принцип построения информационного хранилища трехуровневой архитектуры
На первом уровне располагаются разнообразные источники данных — локальные базы данных, справочные системы, внешние источники (данные информационных агентств, макроэкономические показатели). Второй уровень содержит центральное хранилище, куда стекается информация от всех источников с первого уровня, и, возможно, оперативный склад данных, который не содержит исторических данных и выполняет две основные функции:
• источник аналитической информации для оперативного управле
ния;
• подготовка данных для последующей загрузки в центральное хра
нилище.
Под подготовкой данных понимают их преобразование и проведение определенных проверок. Наличие оперативного склада данных необходимо при различном регламенте поступления информации из источников. Третий уровень представляет собой набор предметно-ориентированных витрин данных, источником информации для которых является центральное хранилище данных. Именно с витринами данных и работает большинство конечных пользователей.
Геоинформационные системы
Геоинформационные системы (ТИС) являются классом информационных систем и предназначены для решения различных задач науки
| Геоинформационная cucmt ма — это itpoipOMMHo-anm ратный комплекс для сбор хранения, обработки, анс за и вывода территориальи ориентированных данных. |
и производства на основе использования пространственно-локализованных данных об объектах и явлениях природы и общества. Первоначально ГИС рассматривались как системы поиска и выдачи на экран монитора карт определенной территории, а также их легенд, объяснительных текстов, табличных данных,
графиков, диаграмм и т. д. Поисковыми признаками служили либо iV
графические координаты объектов, либо некоторые ключевые слое
либо то и другое вместе. В настоящее время ТИС представляют col
специализированные пространственные информационные системы wm
сбора, хранения, обработки (манипулирования), графического пре!
ставления (визуализации), анализа и распространения информации
объектах и явлениях, которые имеют определенную привязку к позищ
в пространстве и с информацией о тех явлениях и объектах, для которь,.
важную роль играет их положение, форма или взаиморасположение Щ
отношению к другим явлениям и объектам. Т
ГИС объединяют традиционные операции при работе с базами дан!
ных с возможностью визуализации и географического (пространствен^
ного) анализа, которые предоставляет карта. Эти возможности отлича* *
ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальш
возможности для их применения в широком спектре задач, связанная
с анализом и прогнозом явлений, событий окружающего мира, с осмыЫ
лением и выделением факторов и причин, а также их возможных riot
следствий, с планированием стратегических решений и текущих послед!
ствий предпринимаемых действий. -
К обязательным признакам геоинформационной системы относятся:
• географическая (пространственная) привязка данных;
• генерирование новой информации на основе синтеза имеющихся
данных; ,.
• отражение пространственно-временных связей объектов;
• обеспечение принятия решений;
• возможность оперативного обновления баз данных за счет вновь!
поступающей информации. |
По типу выполняемых функций геоинформационные системы де-1
лятся на (рис. 6.24): ■ ■
/. Системы поддержки принятия решения. Примером подобных гео- ] информационных систем могут служить системы, использующиеся в городском управлении внутренних дел, где с помощью электронной карты! отображается текущее местонахождение патрульных машин. Функция! системы в данном случае заключается в быстрых ответах на множественные частные вопросы, причем это могут быть запросы, ответ на которые требует определенного пространственного анализа.
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
| Си |
| je на под- |
| готовку и оформление информации |
Системы поддержки принятия
| Ориентированы на подготовку ин- |
Ориетироваиы на обработку запросов щщченщ информации и про
странственнмй авали»_________
Рис. 6.24. Виды ГИС по типу выполняемых функций
2. Системы, ориентированные на подготовку и оформление информации. Основной функцией системы является подготовка информации по определенному запросу в виде таблиц или карт.
По области применения выделяют следующие виды геоинформационных систем:
• земельные информационные системы (ЗГИС);
• кадастровые (КГИС);
• экологические (ЭГИС);
• ресурсные (РЩС);
• морские (МГИС) и др.
По территориальному признаку, т. е. по сфере действия, существуют следующие виды ГИС:
| Глобальные | Охватывают территорию всего мира |
| Национальные | Содержат данные по одной или нескольким странам. |
| Региональные | Ориентированы на крупные и природные экономические регионы, субъекты РФ |
| Локальные | Содержат данные по отдельным областям и районам страны |
| Местные | Охватывают отдельные города, городские районы, пригородные зоны |
Геоинформационные системы предлагают новые эффективные средства хранения и анализа пространственно распределенной информации. Эти системы связывают географическое местоположение с дру-
| 1, Данные | |||
| 2. Аппаратные средства | 3. Программное обеспечение |
| 5. Методы |
4 Исполнители
Рис. 6.25. Основные компоненты ГИС
гими характеристиками пространственных объектов и включают в се пять составляющих, представленных на рисунке 6.25.
1. Данные — наиболее важный компонент ГИС.Каждый объект] ального мира, отображаемый в ГИС, можно рассматривать в следую! измерениях:
• координатном (место);
• временном (время);
• тематическом (предмет).
Координатное измерение связано с определением местоположеш объекта и определяется двумя видами данных: географическими и щ странственными.
Географические данные— это данные, которые описывают любу часть поверхности земли или объекты, находящиеся на этой поверхнс ста. Они показывают объекты с точки размещения их на поверхнс земли, т. е. представляют собой «географически привязанную» карту ме стности.
Пространственные данные— это данные о местоположении, распс ложении объектов или распространении явлений. Они представляются в определенной системе координат, в словесном или числовом описа-^
НИИ.
Примеры географических и пространственных данных приведен! на рис. 6.26.
1 КООРДИНАТНЫЕ ДАННЫЕ I
Пространственные
| описывают объект путем указания его географических координат (ширины и долготы), почтового адреса (страна, улица, дом) и т. д. |
описывают объект путем указания его расположения относительно рек, гор, возвышенностей и других географических объектов
Рис. 6.26. Примеры географических и пространственных данных
Временное измерение характеризует изменение объекта с течением^ времени, в частности от одного временного среза до другого. Примером ] временных данных служат результаты переписи населения.
Временная характеристика может отражаться несколькими способами:
• путем указания временного периода существования объекта;
• путем соотнесения информации с определенными моментами
времени;
• путем указания скорости движения объектов.
Тематическое измерение связано с выделением определенных признаков (характеристик) объекта, необходимых для его описания. Данные, определяющие различные признаки объектов, хранятся в таблицах. Каждому объекту соответствует строка таблицы (запись), каждому тематическому признаку (атрибуту) — столбец таблицы. Каждая клетка таблицы отражает значение определенного признака для определенного объекта.
Данные, характеризующие временное и тематическое измерение объектов ГИС, образуют атрибуты объектов. Применение атрибутов позволяет осуществлять анализ объектов базы данных с использованием стандартных форм запросов и разного рода фильтров, а также выражений математической логики.
Между атрибутивным и координатным описаниями объектов в геоинформационных системах существует взаимосвязь. Таким образом, атрибутивное описание дополняет координатное, совместно с ним создает полное описание моделей ГИСи решает задачи типизации исходных данных, что упрощает процессы классификации и обработки (см. рис. 6.27).
| КООРДИНАТНОЕ ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА | АТРИБУТИВНОЕ ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА | |
| . . Географические донные | i k | Временные хирактщтетнкн |
| + | \.----------- J | + |
| Пространственные денные | Те-Натические характеристики |
Рис. 6.27. Структура данных в ГИС
2. Аппаратные средства включают в себя ПК, на котором функцио
нирует ГИС, и разнообразные периферийные устройства, обеспечиваю
щие хранение данных на внешних носителях информации, ввод и вывод
информации в различной форме, а также оборудование компьютерных
сетей и телекоммуникации, позволяющие различным, в том числе ино
гда и весьма удаленным компьютерам взаимодействовать друг с другом
и обмениваться информацией. В настоящее время ГИС работают на раз
личных типах аппаратных платформ, от централизованных серверов до
отдельных или связанных сетью настольных компьютеров.
3. Программное обеспечениеГИС в зависимости от функциональ
ных возможностей и технологии обработки геоинформации подразделя
ется на следующие виды, представленные на рис. 6.28.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИС
Инструментальные ГИС
ГИОвьюверы
Справочные картографические системы (СКС)
Векторизаторы растровых: картографических
Рис. 6.28. Классификацияпрограммного обеспеченияГИС
Инструментальные ГИС позволяют настраивать системы с уче особенностей работы, вида информации, методов ее обработки, хране| ния и представления. Они могут быть предназначены для самых разнс образных задач, таких как:
• организация ввода информации (как картографической, так и at
рибутивной);
• хранение информации (в том числе и распределенного, поддера
вающего сетевую работу);
• отработка сложных информационных запросов;
• решение пространственных аналитических задач (коридоры, ок|
ружения, сетевые задачи и др.);
• построение карт и схем (оверлейные операции);
• подготовка к выводу на твердый носитель оригинал-макетов кар4
тографической и схематической продукции.
Все это реализуется при помощи встроенного универсального инст-1 рументария или с помощью специальных языков приложений. Как пра-| вило, инструментальные ГИС поддерживают работу как с растровыми^ так и с векторными изображениями, имеют встроенную базу данных; цифровой основы и атрибутивной информации или поддерживают, хранения атрибутивной информации одну из распространенных баз| данных.
| Въювер — компьютерная программа, предназначенная для просмотра файлов. |
ГИС-въюверы обеспечивают поль-| зование созданными с помощью инст-1 рументальных ГИС базами данных.] Как правило, ГИС-вьюверы не позво-| ляют пользователю изменить или пополнить базы данных. Они имеют ин-| струментарий запросов к базам данных и предназначены для просмотра | введенной ранее информации. Большинство вьюверов позволяют орга- * низовать вывод оформленного картографического планшета на твердый i носитель.
Справочные картографические системы (СКС) по функциональным возможностям близки, хоть и с некоторыми ограничениями, к ГИС-вьюверам, однако предназначены для работы только со встроенной базой данных.
Векторизаторы растровых картографических изображений предназначены для оцифровки картографической основы. Существует две технологии векторизации картографических основ: дигитайзерская (ручная оцифровка) и через процесс сканирования и последующей векторизации с помощью специальных программных средств (полуавтоматическая векторизация). До недавнего времени функции векторизации растровых изображений выполняли лишь специализированные модули развитых инструментальных ГИС. В настоящее время созданы самостоятельные программные продукты, которые и получили название векторизаторов.
4. Исполнители. Широкое применение технологии ГИС невозмож
но без людей, которые работают с программными продуктами и разра
батывают планы их использования при решении реальных задач. Спе
циалистами, работающими с ГИС, могут быть как технические работни
ки, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные
сотрудники (конечные пользователи), которым ГИС помогают решать
различные проблемы.
5. Методы. Успешность и эффективность (в том числе экономиче
ская) применения ГИС во многом зависят от правильно составленного
плана и правил работы, которые разрабатываются в соответствии со спе
цификой задач и функционирования каждой организации.
ВОЭМШЩ0СТИ гедИНФОРМАЦИОННМХ СИСТЕМ
1. Формирование пространственных запросов я аналш ' данных
2. Улучшение интеграции внутри организации
3, Помощь в принятии обоснованных решений
4 Соаданне карт
Рис. 6.29. Основные возможности, предоставляемые геоинформационными системами
Выделяют следующие основные возможности, предоставляемые геоинформационными системами, представленные на рисунке 6.29^ 1. Формирование пространственных запросов и анализ данных. ГИС
помогают сократить время получения ответов на запросы клиентов; выявлять территории, подходящие для требуемых мероприятий; определять взаимосвязи между различными параметрами (например, почвами,
7 Информационные технологии
климатом и урожайностью сельскохозяйственных культур); вь места разрывов электросетей и т. д.
Пример. Риелторы используют ГИС для поиска, к примеру, всех дс мов на определенной территории, имеющих шиферные крыши, комнаты и 10-метровые кухни, а затем выдачи более подробного опис ния этих строений. Запрос может быть уточнен введением догоши ных параметров, например стоимостных. Можно получить список вс домов, находящих на определенном расстоянии от определенной маг страли, лесопаркового массива или места работы.
2. Улучшение интеграции внутри организации.Одно из основнь
преимуществ ГИС заключается в новых возможностях улучщевд
управления организацией и ее ресурсами на основе географическог
объединения имеющихся данных и возможности их совместного ис
пользования и согласованной модификации разными подразделеншга
Возможность совместного использования и постоянно наращиваел
и исправляемая разными структурными подразделениями база даннь
позволяют повысить эффективность работы как каждого подразделе
ния, так и организации в целом.
Пример. Компания, занимающаяся инженерными коммуникация! ми, может четко спланировать ремонтные или профилактические раб ты начиная с получения полной информации и отображения на экра компьютера (или на бумажных копиях) соответствующих участков, на-| пример водопровода, и заканчивая автоматическим определением жите| лей, на которых эти работы повлияют, и уведомлением их о сроках пред| полагаемого отключения или перебоев с водоснабжением.
3. Помощь в принятии обоснованных решений.ГИС — это не инстру
мент для выдачи решений, а средство, помогающее ускорить и повысит
эффективность процедуры принятия решений, обеспечивающее ответ
на запросы и функции анализа пространственных данных, представле
ния результатов анализа в наглядном и удобном для восприятия виде.
Пример. ГИС помогают в решении таких задач, как предоставление! разнообразной информации по запросам органов планирования, разре-| шение территориальных конфликтов, выбор оптимальных (с разных то-1 чек зрения и по разным критериям) мест для размещения объектов! и т. д. Требуемая для принятия решений информация может быть пре-| доставлена в лаконичной картографической форме с дополнительным» текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами. Наличие доступ-1 ной для восприятия и обобщения информации позволяет ответствен-! ным работникам сосредоточить свои усилия на поиске решения, не тра-1 тя значительного времени на сбор и осмысливание доступных разнород-1 ных данных. Можно достаточно^ быстро рассмотреть несколько! вариантов решения и выбрать наиболее эффектный и эффективный.
4. Создание карт.Процесс создания карт в ГИС намного более про-1
ст и гибок, чем в традиционных методах ручного или автоматического |
картографирования. Он начинается с создания базы данных. В качестве
источника получения исходных данных можно пользоваться и оцифровкой обычных бумажных карт. Основанные на ГИС картографические базы данных могут быть непрерывными (без деления на отдельные листы и регионы) и не связанными с конкретным масштабом.
Пример. Можно создавать карты (в электронном виде или как твердые копии) на любую территорию, любого масштаба, с нужной нагрузкой, с ее выделением и отображением требуемыми символами. В любое время база данных может пополняться новыми данными (например, из других баз данных), а имеющиеся в ней данные можно корректировать по мере необходимости. В крупных организациях созданная топографическая база данных может использоваться в качестве основы другими отделами и подразделениями, при этом возможно быстрое копирование данных и их пересылка по локальным и глобальным сетям.