Географические и земельно-информационные системы
Автоматизированная информационная система кадастра
В настоящее время в нашем государстве существует автоматизированная информационная система кадастра. Это юридически полноценный, организационно оформленный инструмент учета и ведения налогообложения, что является важнейшей составляющей экономической и социальной стабильности государства.
Конечным продуктом при ведении государственных кадастров должны быть банки кадастровой информации. Они будут работать по Единой системе государственных кадастров (ЕСГК), а пользователями информации могут быть администрации городов, областей, краев, республик в составе Российской Федерации и Федеральные органы управления.
Одним из направлений (ЕСГК) являются Географические информационные системы(ГИС), в состав которых входят кадастры природных ресурсов:
– земельный;
– водный;
– месторождений полезных ископаемых;
– экологический;
– растительного и животного мира и др.
Одним из наиболее важных источников массовых данных для формирования баз данныхГИС– это цифровые карты. Они образуют единую основу для позиционирования объектов, и набора тематических слоев данных, совокупность которых образует общую информационную основу ГИС.
Одной из разновидностейГИСявляются системы, основанные на:
– материалах аэрофотосъемки, которые используются в основном для топографического картографирования, также широко применяются в геологии, в лесном хозяйстве, при инвентаризации земель;
– материалах дистанционного зондирования.
Функции ГИС:
1. Сбор данных.
2. Обработка данных.
3. Моделирование и анализ данных.
4. Их использование в процессах принятия решений.
ГИСклассифицируется по направлениям:
1. Инженерные.
2. Имущественные (ГИС для учета недвижимости), предназначенные для обработки кадастровых данных.
3. ГИСдля тематического и статистического картографирования.
4. Библиографические, содержащие информацию о множестве географических документов.
5. Географические файлы с данными о функциональных и административных границах.
6. Системы обработки космических изображений и др.
Однако быстрая изменчивость и множественность вариантов решаемых проблем требует введения иных классификаций, учитывающих структуру и архитектуру ГИС. Разработана и представлена 3-компонентная классификацияГИСпо следующим признакам:
– характеру проблемно-процессорной модели;
– структуре модели баз данных;
– особенностям модели интерфейса.
На верхнем уровне классификации все информационные системы подразделены на пространственные и непространственные.
ГИС, естественно, относятся к пространственным, делясь на:
– тематические (например, социально-экономические);
– земельные (кадастровые, лесные, инвентаризационные и др.).
Существует разделение:
1. По территориальному охвату (общенациональные и региональные ГИС).
2. По целям (многоцелевые, специализированные, в том числе информационно-справочные, инвентаризационные, для нужд планирования, управления).
3. По тематической ориентации (общегеографические, отраслевые, в том числе водных ресурсов, использования земель, лесопользования, туризма, рекреации и др.).
Базы данных
Среди источников баз данных, широко используемых в геоинформатике, наиболее часто привлекаются картографические, статистические и аэрокосмические материалы. Помимо указанных материалов гораздо реже используются данные специально проводимых полевых исследований и съемок, а также текстовые источники.
Одним из основных источников данных дляГИСявляются материалы дистанционного зондирования. Они объединяют все типы данных, получаемых с носителей космического (пилотируемые орбитальные станции, корабли многоразового использования типа ”ШАТТЛ”, автономные спутниковые съемочные системы и т.п.) и авиационного базирования (самолеты, вертолеты и микроавиационные радиоуправляемые аппараты) и составляют значительную часть дистанционных данных, контактных видов съемок, способов получения данных измерительными системами в условиях физического контакта с объектами съемки.
В последние годы в средеГИСшироко используются портативные приемники данных о координатах объектов с глобальной системы навигации (позиционированная) GPS, дающие возможность получать плановые и высотные координаты с точностью от нескольких метров до нескольких миллиметров (при ликвидации последствий стихийных бедствий и техногенных катастроф).
Концепция баз данных – это совокупность всех информационных данных по направлению деятельности (разработка, реализация и хранение). Основное ее предназначение – статистическая отчетность, которая дает представление об изменениях в развитии различных отраслей народного хозяйства и др. направлениях. Статистическая отчетность различается по периодичности, она может быть суточной, недельной, полумесячной, квартальной, полугодовой и годовой. Кроме того, отчетность может быть и единовременной.
Процесс проектирования базы данных информационной системы состоит из трех основных этапов:
– концептуальное проектирование;
– логическое проектирование;
– физическое проектирование.
Концептуальное проектирование базы данных– это первый этап процесса проектирования базы данных, характеризующийся сбором, анализом и редактированием требований к данным. Для этого осуществляются следующие мероприятия:
– обследование предметной области, изучение ее информационной структуры;
– выявление всех фрагментов, каждый из которых характеризуется пользовательским представлением, информационными объектами и связями между ними.
При разработке концептуальная модель данных постоянно подвергается тестированию и проверке на соответствие требованиям пользователей. Созданная концептуальная модель данных предприятия является источником информации для этапа логического проектирования базы данных. По окончании данного этапа получаем концептуальную модель. Часто она представляется в виде модели «сущность-связь».
Логическое проектирование базы данных – второй этап проектирования, характеризующийся преобразованием требований к данным структурам данных. Его цель состоит в создании логической модели данных для исследуемой части предприятия. Концептуальная модель данных, созданная на предыдущем этапе, уточняется и преобразуется в логическую модель данных. На выходе получаем СУБД – ориентированную структуру базы данных и спецификации прикладных программ. На этом этапе часто моделируют базы данных применительно к различным СУБД и проводят сравнительный анализ моделей. Созданная логическая модель данных является источником информации для этапа физического проектирования и обеспечивает разработчика физической базы данных средствами поиска компромиссов, необходимых для достижения поставленных целей, что очень важно для эффективного проектирования.
Физическое проектирование базы данных– третий этап проектирования, характеризующийся особенностями хранения данных, методами доступа, процессом подготовки описания реализации базы данных на вторичных запоминающих устройствах. На этом этапе рассматриваются основные отношения, организация файлов и индексов, предназначенных для обеспечения эффективного доступа к данным, а также все связанные с этим ограничения целостности и средства защиты. Физическое проектирование является последним этапом создания проекта базы данных, при выполнении которого проектировщик принимает решения о способах реализации разрабатываемой базы данных. Между логическим и физическим проектированием существует постоянная обратная связь, так как решения, принимаемые на этапе физического проектирования с целью повышения производительности системы, способны повлиять на структуру логической модели данных. Как правило, основной целью физического проектирования базы данных является описание способа физической реализации логического проекта базы данных.
9.3. СУБД, их функции и структура.
Основные характеристики современных СУБД
Рост производительности персональных вычислительных машин спровоцировал развитие СУБД, как отдельного класса. К середине 60-х годов прошлого века уже существовало большое количество коммерческих СУБД. Интерес к базам данных увеличивался все больше, так что данная сфера нуждалась в стандартизации. Автор комплексной базы данных Чарльз Бахман организовал целевую группу для утверждения особенностей и организации стандартов БД. Сам Чарльз Бахман в 1973 году получил премию Тьюринга за работу «Программист как навигатор».
Система управления базами данных (СУБД) – совокупность программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. В современных базах данных хранятся не только данные, но и информация.
База данных(БД) – организованная структура, предназначенная для хранения информации. Современные БД позволяют размещать в своих структурах не только данные, но и методы (т.е. программный код), с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем или другими программно-аппаратными комплексами.
Системы управления базами данных(СУБД) – комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнения ее содержанием, редактирования содержимого и визуализации информации.
Под визуализацией информации базыпонимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройство вывода или передача по каналам связи.
Существует много систем управления базами данных. Они могут по-разному работать с разными объектами и предоставляют пользователю разные функции и средства. Большинство СУБД опираются на единый устоявшийся комплекс основных понятий.
Классификация
В зависимости от архитектуры построения системы управления базами СУБД могут подразделяться на следующие типы:
1. Иерархические.
2. Многомерные.
3. Реляционные.
4. Сетевые.
5. Объектно-ориентированные.
6. Объектно-реляционные.
Компьютеры стали ближе и доступнее каждому пользователю. Появилось множество программ, предназначенных для работы неподготовленных пользователей. Простыми и понятными стали операции копирования файлов и переноса информации с одного компьютера на другой, распечатка текстов, таблиц и других документов. Системные программисты были отодвинуты на второй план. Каждый пользователь мог себя почувствовать полным хозяином этого мощного и удобного устройства, позволяющего автоматизировать многие аспекты собственной деятельности. И, конечно, это сказалось и на работе с базами данных. Новоявленные СУБД позволяли хранить значительные объемы информации. Эти программы позволяли автоматизировать многие учетные функции, которые раньше велись вручную. Постоянное снижение цен на персональные компьютеры сделало такое ПО доступным не только для организаций и фирм, но и для отдельных пользователей. Компьютеры стали инструментом для ведения документации и собственных учетных функций.
Рассмотрим, какие преимущества получает пользователь при использовании БД как безбумажной технологии:
1. Компактность(информация хранится в БД, нет необходимости хранить многотомные бумажные картотеки).
2. Скорость(скорость обработки информации (поиск, внесение изменений) компьютером намного выше ручной обработки).
3. Низкие трудозатраты (нет необходимости в утомительной ручной работе над данными).
4. Применимость (всегда доступна свежая информация).
Дополнительные преимущества появляются при использовании БД в многопользовательской среде, поскольку становится возможным осуществлять централизованное управление данными.
Современные системы управления базами данных обеспечивают как физическую (независимость от способа хранения и метода доступа), так и логическую независимость данных (возможность изменения одного приложения без изменения остальных приложений, работающих с этими же данными).
Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы.
Простота использования СУБД позволяет создавать новые базы данных, не прибегая к программированию, а пользуясь только встроенными функциями. СУБД обеспечивают правильность, полноту и непротиворечивость данных, а также удобный доступ к ним.