Геоинформационные системы и технологии

Геоинформационные системы (ГИС) и ГИС-технологии объединяют компьютерную картографию и системы управления базами данных. Концепция технологии ГИС состоит в создании многослойной элек­тронной карты, опорный слой которой описывает географию террито­рии, а каждый из остальных слоев – один из аспектов состояния терри­тории. Тем самым ГИС-технологии определяют специфическую область работы с информацией.

Технология ГИС применима везде, где необходимо учитывать, обра­батывать и демонстрировать территориально распределенную инфор­мацию. Пользователями ГИС-технологии могут быть как организации, чья деятельность целиком базируется на земле – владельцы нефтегазо­вых предприятий, экологические службы, жилищно-коммунальное хозяйство, так и многочисленные коммерческие предпри­ятия – банки, страховые, торговые и строительные фирмы, чья успеш­ная работа во многом зависит от правильного и своевременного учета территориального фактора. Особенно эффективно применение ГИС-технологии в торговых и об­менных операциях с недвижимостью.

В основе любой ГИС лежит информация о каком-либо участке зем­ной поверхности: континенте, стране, городе, улице. БД организуется в виде набора слоев информации. Основной шрифт содержит геогра­фически привязанную карту местности (топооснова). На него наклады­ваются другие слои, несущие информацию об объектах, находящихся на данной территории: коммуникации (в том числе линии электропередач, нефте- и газопроводы, водопроводы), промышленные объекты, земель­ные участки, почвы, коммунальное хозяйство, землепользование и др. В процессе создания и наложения слоев друг на друга между ними уста­навливаются необходимые связи, что позволяет выполнять пространственные операции с объектами посредством моделирования и интеллек­туальной обработки данных. Как правило, информация представляется графически в векторном виде, что позволяет уменьшить объем хранимой информации и упростить операции по визуализации. С графической ин­формацией связана текстовая, табличная, расчетная информация, коор­динатная привязка к карте местности, видеоизображения, аудиокомментарии, БД с описанием объектов и их характеристик. Многие ГИС включают аналитические функции, которые позволяют моделировать процессы, основываясь на картографической информации.

Программное ядро ГИС можно условно разделить на две подсисте­мы: СУБД и управление графическим выводом изображения. В качестве СУБД используют SQL-серверы: Sybase SQL Server, MS SQL Server, Watson SQL Server, Borland InterBase.

Рассмотрим типовую схему организации ГИС-технологии. В настоя­щее время сложился основной набор компонентов, составляющих ГИС. К ним относятся:

1. Приобретение и предварительная подготовка данных.

2. Ввод и размещение данных.

3. Управление данными.

4. Манипуляция данными и их анализ.

5. Производство конечного продукта.

Функциональным назначением данных компонентов является:

1. Приобретение и подготовка исходных данных; включает манипу­ляции с исходными данными карт – материалами на твердой или бумажной ос­нове, данными дистанционного зондирования, результатами полевых испытаний, текстовыми (табличными) материалами, с архивными дан­ными.

2. Ввод и размещение пространственной и непространственной со­ставляющих данных включает конвертирование информации во внут­ренние форматы системы и обеспечение структурной и логической со­вместимости всего множества порождаемых данных.

3. Управление данными предполагает наличие средств оптимальной внутренней организации данных, обеспечивающих эффективный доступ к ним.

4. Функции манипуляции и анализа; представлены средствами, пред­назначенными для содержательной обработки данных в целях обработ­ки и реорганизации данных. С точки зрения пользователя, эти функции являются главными в ГИС-технологиях, потому что позволяют получать новую информацию, необходимую для управления, исследовательских целей, прогнозирования.

5. Производство конечного продукта включает вывод полученных результатов для конечных потребителей ГИС. Эти продукты могут представлять карты, статистические отчеты, различные графики, стан­дартные формы определенных документов (например, уведомлений для владельцев участков) и многое другое.

Кроме этого, каждый картографический объект может иметь атрибу­тивную информацию, в которой содержится информация, которая не обязательно должна отображаться на карте (например, число жильцов какого-либо дома и их социальный статус).

Подавляющее большинство ГИС-систем различают геометрическую и атрибутивную компоненты баз данных ГИС. Их часто называют также пространственными (картографическими, геометрическими) и непро­странственными (табличными, реляционными) данными. Геомет­рическая информация представляется точками, кривыми и площадными объектами.

Атрибутивная информация содержит текстовые, числовые и ло­гические данные о картографических объектах. Большинство современ­ных ГИС-инструментариев позволяют хранить атрибутивную информа­цию в составе БД, как правило, реляционных. ГИС обычно включают в состав атрибутивной информации также способы картографического (графического) отображения объектов, тем самым достигается большая гибкость при формировании выходных карт.

Атрибутивная информация хранится в виде отдельных табличных файлов, как правило в форматах реляционных баз данных систем – DBF, PARADOX, ORACLE, INGRESS. Такой способ характерен для западных коммерческих продуктов и современных отечественных разра­боток и является более продвинутым, предоставляя пользователю боль­шую гибкость при формировании, конвертировании и реорганизации.