3.5. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Когда о человеке говорят «он прочно стоит на земле», то имеют в виду не только прямой смысл этих слов, но и нечто основательное в характере, положении, профессиональной квалификации. В информации, окружающей нас, тоже удивительно много «стоит на земле», хотя мы не всегда об этом задумываемся. Огромное количество практически необходимых знаний просто «подвисают», не будучи привязанными к тому участку земли, информацию о котором они несут. Те информационные системы, которые хранят эти знания, позволяют их актуализировать, сопоставлять, использовать для решения прикладных задач, называются географическими информационными системами, короче-геоинформационными системами (ГИС).

Как и многие виды информационных систем, ГИС уходят корнями в 60-е годы нашего века. Однако, их истинный расцвет состоялся лишь тогда, когда появились адекватные технические средства - огромные по емкости и скорости доступа носители информации и высококачественные графические визуальные устройства отображения информации - ведь в ГИС почти все разыгрывается на фоне географической карты. В нашей стране ГИС еще только «становятся на ноги»; специалисты предрекают им большое будущее.

Приведем пример возможной ГИС. Муниципальная ГИС большого города (прообразы таковых имеются и в России) обслуживает всех тех, для кого информация привязана к месту ее нахождения в городе: городские власти, архитектурное управление, транспортников, предприятия по обслуживанию городских коммунальных сетей, энергетиков, связистов, работников торговли (магазинов, торговых баз), милицию, медицинские службы (особенно скорой помощи), налоговые службы, строительные организации, санитарно-эпидемиологические службы, органы социальной защиты и т.д. - всех трудно перечислить, ибо современный город является сложным социальным, экономическим и техническим образованием, и количество служб и учреждений, поддерживающих его жизнедеятельность, велико. Почти всегда нужная им информация привязана к карге города - как проехать скорой помощи, где произошел выброс вредных веществ и куда они распространяются, где перекрыгь трубопровод при аварии, в каком состоянии транспортные магистрали и как проехать, если некоторые из них временно перекрыты, и прочее, и прочее. Потенциальный клиент такой ГИС - как любая городская служба, так и рядовые граждане, которые используют ее как информационно-справочную систему.

Для развертывания такой ГИС необходимо решить рад сложных и дорогостоящих организационных задач, в том числе

• создания и ведения регулярно обновляемой цифровой ^компьютерной) топографической основы;

• организации согласованного обновления пространственной информации, собираемой различными ведомствами;

• создания общегородских классификаторов основных структурных единиц города (улиц, микрорайонов и т.д.);

• создания единого координационного центра для ведения муниципальной ГИС.

По-видимому, муниципальный уровень является самым низким, на котором возможно создание многоцелевой ГИС того типа, который описан выше. На уровне региона или государства в целом информация столь велика по объему и столь тематически многообразна, что целесообразно создание тематических ГИС. Одной из важнейших задач, для решения которых такие региональные и общегосударственные ГИС должны быть вскоре разработаны, является создание государственного земельного кадастра, производимое на основе постановления правительства по федеральной целевой программе, принятой в августе 1996 г. Слово «кадастр» означает реестр, содержащий сведения об объекте. Цель разработки земельного кадастра - способствовать проведению единой политики в области земельных отношений, обеспечению интересов государства и населения страны, создание цивилизованного рынка земли, защиты прав ее владельцев, арендаторов и т.д. Информация эта колоссальна по объему и требует постоянной актуализации, фиксирующей все изменения в сфере землепользования.

Создание ГИС может быть и объектом международного сотрудничества. Так, в период 1993 - 96 гг. усилиями шести стран создана ГИС «Черное море». Будучи жизненно важным для нескольких стран, море претерпевает катастрофические изменения, приводящие к сокращению и гибели целых экосистем. ГИС «Черное море» включает огромный объем картографической информации (более 2000 карт), базы данных по геологии, метеорологии, физической океанографии, загрязнениям, биоресурсам, рыбным ресурсам. Таким образом, государственные органы прибрежных стран, научные работники, да и просто все заинтересованные в судьбе моря получили возможность доступа к комплексу информации о нем.

Не следует думать, что каждая ГИС является столь огромной. Достаточно широкое распространение получили, так называемые, настольные ГИС. Они также хранят картографическую информацию и базы данных, привязанные к ней, но в гораздо более локальных вариантах. Скажем, для автовладельца большой интерес может представить ГИС, содержащая сведения о дорогах в районе, их покрытиях (асфальтовые, грунтовые и т.д.).

Рис. 6.11. Типовая структура ГИС

Для создания ГИС используют специализированные инструментальные программные средства, различные для разных классов ГИС. «Тяжелые» профессиональные системы типа Intergraph не предназначены для персональных компьютеров (хотя и существуют их усеченные версии). Для создания локальных ГИС на ПК существуют специальные программные средства, работающие в среде MS Windows. Так, отечественные программы GeoDraw и GeoGraph 1.5 позволяют создать ГИС на основе многослойной топологической модели географических данных. Такая модель позволяет описать не только координаты объектов, но и их качественные характеристики (например, взаимное расположение), что важно при преобразованиях изображений. К каждому слою изображения может быть подключено несколько таблиц баз данных; наоборот, каждая таблица может быть подключена к нескольким слоям. Пользователь этой инструментальной системы может наполнить ее конкретным содержанием, рис. 6,11.

Особой проблемой в ГИС является ввод графической (особенно картографической) информации и выбор ее форматов. Если ввод карты может быть осуществлен сканированием, то, в отличие от многих других задач хранения, обработки и вывода изображений, растровый формат изображения, создаваемый при сканировании, в ГИС менее удобен, чем векторный. Дело в том, что графическая информация в ГИС часто подвергается манипуляциям типа «растянуть», «сжать» и более сложным геометрическим преобразованиям. Поэтому первоначальное растровое изображение в ГИС-системах обычно подвергается векторизации, т.е. установлению геометрических и формульных соотношений между линиями и точками, образующими изображение.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение и основные структурные элементы АСУ?

2. В чем состоят недостатки концепции АСУ 70-х годов?

3. В чем состоят основные положения современной концепции информационной системы управления?

4. Каковы перспективы развития информационно-управляющих систем в образовании?

5. Каково назначение и основные структурные элементы АСНИ?

6. Каково назначение и основные структурные элементы САПР?

7. Каково назначение и основные структурные элементы ГИС?

Когда о человеке говорят «он прочно стоит на земле», то имеют в виду не только прямой смысл этих слов, но и нечто основательное в характере, положении, профессиональной квалификации. В информации, окружающей нас, тоже удивительно много «стоит на земле», хотя мы не всегда об этом задумываемся. Огромное количество практически необходимых знаний просто «подвисают», не будучи привязанными к тому участку земли, информацию о котором они несут. Те информационные системы, которые хранят эти знания, позволяют их актуализировать, сопоставлять, использовать для решения прикладных задач, называются географическими информационными системами, короче-геоинформационными системами (ГИС).

Как и многие виды информационных систем, ГИС уходят корнями в 60-е годы нашего века. Однако, их истинный расцвет состоялся лишь тогда, когда появились адекватные технические средства - огромные по емкости и скорости доступа носители информации и высококачественные графические визуальные устройства отображения информации - ведь в ГИС почти все разыгрывается на фоне географической карты. В нашей стране ГИС еще только «становятся на ноги»; специалисты предрекают им большое будущее.

Приведем пример возможной ГИС. Муниципальная ГИС большого города (прообразы таковых имеются и в России) обслуживает всех тех, для кого информация привязана к месту ее нахождения в городе: городские власти, архитектурное управление, транспортников, предприятия по обслуживанию городских коммунальных сетей, энергетиков, связистов, работников торговли (магазинов, торговых баз), милицию, медицинские службы (особенно скорой помощи), налоговые службы, строительные организации, санитарно-эпидемиологические службы, органы социальной защиты и т.д. - всех трудно перечислить, ибо современный город является сложным социальным, экономическим и техническим образованием, и количество служб и учреждений, поддерживающих его жизнедеятельность, велико. Почти всегда нужная им информация привязана к карге города - как проехать скорой помощи, где произошел выброс вредных веществ и куда они распространяются, где перекрыгь трубопровод при аварии, в каком состоянии транспортные магистрали и как проехать, если некоторые из них временно перекрыты, и прочее, и прочее. Потенциальный клиент такой ГИС - как любая городская служба, так и рядовые граждане, которые используют ее как информационно-справочную систему.

Для развертывания такой ГИС необходимо решить рад сложных и дорогостоящих организационных задач, в том числе

• создания и ведения регулярно обновляемой цифровой ^компьютерной) топографической основы;

• организации согласованного обновления пространственной информации, собираемой различными ведомствами;

• создания общегородских классификаторов основных структурных единиц города (улиц, микрорайонов и т.д.);

• создания единого координационного центра для ведения муниципальной ГИС.

По-видимому, муниципальный уровень является самым низким, на котором возможно создание многоцелевой ГИС того типа, который описан выше. На уровне региона или государства в целом информация столь велика по объему и столь тематически многообразна, что целесообразно создание тематических ГИС. Одной из важнейших задач, для решения которых такие региональные и общегосударственные ГИС должны быть вскоре разработаны, является создание государственного земельного кадастра, производимое на основе постановления правительства по федеральной целевой программе, принятой в августе 1996 г. Слово «кадастр» означает реестр, содержащий сведения об объекте. Цель разработки земельного кадастра - способствовать проведению единой политики в области земельных отношений, обеспечению интересов государства и населения страны, создание цивилизованного рынка земли, защиты прав ее владельцев, арендаторов и т.д. Информация эта колоссальна по объему и требует постоянной актуализации, фиксирующей все изменения в сфере землепользования.

Создание ГИС может быть и объектом международного сотрудничества. Так, в период 1993 - 96 гг. усилиями шести стран создана ГИС «Черное море». Будучи жизненно важным для нескольких стран, море претерпевает катастрофические изменения, приводящие к сокращению и гибели целых экосистем. ГИС «Черное море» включает огромный объем картографической информации (более 2000 карт), базы данных по геологии, метеорологии, физической океанографии, загрязнениям, биоресурсам, рыбным ресурсам. Таким образом, государственные органы прибрежных стран, научные работники, да и просто все заинтересованные в судьбе моря получили возможность доступа к комплексу информации о нем.

Не следует думать, что каждая ГИС является столь огромной. Достаточно широкое распространение получили, так называемые, настольные ГИС. Они также хранят картографическую информацию и базы данных, привязанные к ней, но в гораздо более локальных вариантах. Скажем, для автовладельца большой интерес может представить ГИС, содержащая сведения о дорогах в районе, их покрытиях (асфальтовые, грунтовые и т.д.).

Рис. 6.11. Типовая структура ГИС

Для создания ГИС используют специализированные инструментальные программные средства, различные для разных классов ГИС. «Тяжелые» профессиональные системы типа Intergraph не предназначены для персональных компьютеров (хотя и существуют их усеченные версии). Для создания локальных ГИС на ПК существуют специальные программные средства, работающие в среде MS Windows. Так, отечественные программы GeoDraw и GeoGraph 1.5 позволяют создать ГИС на основе многослойной топологической модели географических данных. Такая модель позволяет описать не только координаты объектов, но и их качественные характеристики (например, взаимное расположение), что важно при преобразованиях изображений. К каждому слою изображения может быть подключено несколько таблиц баз данных; наоборот, каждая таблица может быть подключена к нескольким слоям. Пользователь этой инструментальной системы может наполнить ее конкретным содержанием, рис. 6,11.

Особой проблемой в ГИС является ввод графической (особенно картографической) информации и выбор ее форматов. Если ввод карты может быть осуществлен сканированием, то, в отличие от многих других задач хранения, обработки и вывода изображений, растровый формат изображения, создаваемый при сканировании, в ГИС менее удобен, чем векторный. Дело в том, что графическая информация в ГИС часто подвергается манипуляциям типа «растянуть», «сжать» и более сложным геометрическим преобразованиям. Поэтому первоначальное растровое изображение в ГИС-системах обычно подвергается векторизации, т.е. установлению геометрических и формульных соотношений между линиями и точками, образующими изображение.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение и основные структурные элементы АСУ?

2. В чем состоят недостатки концепции АСУ 70-х годов?

3. В чем состоят основные положения современной концепции информационной системы управления?

4. Каковы перспективы развития информационно-управляющих систем в образовании?

5. Каково назначение и основные структурные элементы АСНИ?

6. Каково назначение и основные структурные элементы САПР?

7. Каково назначение и основные структурные элементы ГИС?