Геоинформационные системы.

Геоданные, т.е. информация, имеющая свое определенное место на карте, схеме, плане, составляют порядка 80—90% всех данных. В государственном управлении ГИС-технологии используются в при анализе критических и чрезвычайных ситуаций, при пространственном анализе данных для подготовки управленческих решений, при подготовке статистической информации (статистический анализ, подготовка отчетов, обработка результатов переписи населения), в государственных кадастрах (градостроительном, земельном, лесном, природных ресурсов и др.) и регистрах, при организации торговли, обслуживания населения, почтовой связи и телекоммуникаций, при регулировании транспортной и инженерной инфраструктур, для проведения выборов и в других сферах.

В муниципальном управлении эти технологии предоставляют ИР для эффективного территориального планирования и градорегулирования, правового зонирования и ведения генеральных планов городов, управления административными единицами.

Рис. 5.2. ГИС-данные

Географическая информационная система (ГИС) — это возможность нового взгляда на окружающую нас действительность, современная ИТ для картирования и анализа объектов и событий реального мира. Эта технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими, как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляют карты и планы. Эти возможности отличают ГИС от других ИТ и обеспечивают уникальный потенциал для ее применения в широком спектре задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира, с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а также их возможных последствий, с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий.

ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, объединенных 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.

ГИС работают с двумя существенно отличающимися типами данных — векторными и растровыми. В векторной модели информация о точках, линиях и полигонах кодируется и хранится в виде набора координат X, Y. Местоположение точки (точечного объекта), описывается парой координат (X, Y). Линейные объекты, такие как дороги, реки или трубопроводы, сохраняются как наборы координат X, Y. Полигональные объекты, типа речных водосборов, земельных участков или областей обслуживания хранятся в виде замкнутого набора координат. Векторная модель особенно удобна для описания дискретных объектов и меньше подходит для описания непрерывно меняющихся свойств, таких, как типы почв или доступность объектов. Растровая модель оптимальна для работы с непрерывными свойствами. Растровое изображение представляет собой набор значений для отдельных элементарных составляющих (точек, ячеек, пикселов), оно подобно отсканированной карте или фотографии.

ГИС общего назначения, в числе прочего, обычно выполняет пять процедур (задач) с ИР: ввод, манипулирование, управление, запрос и анализ, визуализацию.

Ввод. Для использования в ГИС данные должны быть преобразованы в подходящий цифровой формат. Процесс преобразования данных с бумажных карт и планов в компьютерные файлы называется оцифровкой. В современных ГИС этот процесс автоматизирован с применением сканерной технологии, что особенно важно при выполнении крупных проектов, либо, при небольшом объеме работ, данные можно вводить с помощью специальных устройств — дигитайзеров. Многие данные уже переведены в форматы, напрямую воспринимаемые ГИС-пакетами.

Манипулирование. Часто для выполнения конкретного проекта имеющиеся данные нужно дополнительно видоизменить в соответствии с требованиями вашей системы. Например, географическая информация может быть в разных масштабах, а для совместной обработки и визуализации все данные удобнее представить в едином масштабе. ГИС-технология предоставляет разные способы манипулирования пространственными данными и выделения данных, нужных для конфетной задачи.

Управление. В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов. Но при увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными эффективнее применять БД (картографические и атрибутивные) и системы управления базами данных (СУБД).

Запрос и анализ. При наличии ГИС и географической информации вы сможете получать ответы на простые вопросы (Кто владелец данного земельного участка? На каком расстоянии друг от друга расположены эти объекты? Где расположена данная промышленная зона?) и более сложные, требующие дополнительного анализа запросы (Где есть подходящие участки для строительства жилого дома? Каков основной тип почв? Как повлияет на пассажиропотоки строительство новой дороги? Какова будет зона затопления, сколько человек и какими маршрутами придется эвакуировать при подъеме уровня воды на 7 метров?). Запросы можно задавать как простым щелчком мышью на определенном объекте, так и посредством развитых аналитических средств. С помощью ГИС можно выявлять и задавать шаблоны для поиска, проигрывать сценарии по типу «что будет, если ...».

Современные ГИС имеют множество мощных инструментов для анализа, среди них наиболее значимы два: анализ близости и анализ наложения. Для проведения анализа близости объектов относительно друг друга в ГИС применяется процесс, называемый буферизацией. Он помогает ответить на вопросы типа: Сколько домов находится в пределах 100 м от этого водоема? Сколько покупателей живет в радиусе 500 м от данного магазина? Процесс наложения включает возможность интеграции данных, расположенных в разных тематических слоях. В простейшем случае это операция отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных слоев объединяются физически. Наложение, или пространственное объединение, позволяет, например, интегрировать данные о почвах, уклоне, растительности и землевладении со ставками земельного налога.

Визуализация. Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде тематических карт и планов, дополненных, при необходимости, другой графикой отчетными документами, трехмерными изображениями, графиками, диаграммами и таблицами, фотографиями и другими средствами, например видео и мультимедийными.

ГИС предлагает совершенно новый путь развития картографии. Преодолеваются основные недостатки обычных карт — их статичность и ограниченная емкость как носителя информации. В последние десятилетия бумажные карты из-за перегруженности информацией становятся нечитабельными. ГИС же обеспечивает управление визуализацией информации. Появляется возможность выводить (на экран, на твердую копию) только те объекты или их множества, которые интересуют нас в данный момент. Фактически осуществляется переход от сложных комплексных карт к серии взаимоувязанных частных карт. При этом улучшается структурированность информации, повышается эффективность её обработки и анализа.

В ГИС карта оживает и становится действительно динамическим объектом в смысле:

§ динамичного выбора масштаба;

§ преобразования картографических проекций;

§ варьирования объектным составом карты (что выводится);

§ возможности «опроса» через карту в режиме реального времени многочисленных баз данных;

§ изменения способа отображения объектов (цвет, тип линии символ и т.п.) в зависимости от содержимого баз данных;

§ легкости внесения любых изменений.

Наряду с традиционной картографической информацией, данные дистанционного зондирования (ДЗ) составляют информационную основу ГИС-технологий, и чем дальше, тем больше этот источник информации доминирует над традиционными картами. Под ДЗ понимаются исследования неконтактным способом, различного рода съемки с летательных аппаратов — атмосферных и космических, в результате которых получается изображение земной поверхности в каком-либо диапазоне (диапазонах) электромагнитного спектра.