Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1. Понятие информации. Количественные критерии объема информации.
Информация – сведения, которые хранятся, преобразуются и передаются. Для перевода в компьютерную форму используется двоичная система. Для перекодировки используют таблицы перекодировки. (ISO, KOI8, Windows -1251) Один символ эквивалентен 1 байту – 8 битам. Бит это положение 0 или 1. С помощью 1 байта можно закодировать 28 символов – 256. Для большего используют другие единицы измерения – килобайты, мегабайты, гигабайты, тера, пета. Критерии – физический размер носителя (количество ячеек памяти), устройства ввода – вывода, скорость обработки (время).
2. Отличие цифрового и аналогового представления и хранения данных. Кодирование информации и его цели.
Аналоговый сигнал непрерывный и быстродейственный, но не гарантирует полноту предоставления информации. Он подвержен скачкам и колебаниям в случае потерь при передаче – искажениям. Цифровой сигнал фиксирован по величине (дискретен), за счет дискретности он сглаживает помехи. Цифровой сигнал дает возможность контролировать правильность передачи, целостность информации для пользователя. Хранение в аналоговом виде (конденсаторы, ферромагнетики) ограничено по времени, в отличии от цифрового. По объему хранения тоже уступают, ибо не придумали как хранить непрерывный сигнал долго.
Код - набор условных обозначений для представления информации. Кодирование - процесс представления информации в виде кода. Кодирование сводится к использованию совокупности символов по строго определенным правилам. В процессе обмена информацией мы совершаем две операции: кодирование и декодирование. При кодировании происходит переход от исходной формы представления информации в форму, удобную для хранения, передачи или обработки, а при декодировании - в обратном направлении.
Закодировать можно текст, число, графическое изображение или звук. Вся информация кодируется в двоичной системе счисления: с помощью цифр 0 и 1. Эти два символа называют двоичными цифрами или битами. Такой способ кодирования технически просто организовать: 1 - есть электрический сигнал, 0 - нет сигнала. Недостаток двоичного кодирования - длинные коды.
Цель – унификация, физическая компактизация, экономия времени, секретность.
3. Взаимодействие человека с компьютером. Интерфейсы. Графический интерфейс и интерфейс командной строки.
Взаимодействие осуществляется через интерфейс. Интерфейс – совокупность средств и методов взаимодействия между элементами системы. Интерфейсы– шины (PCI, ISA, высокоскоростные волоконно-оптические ), порты (PS/2, USB, FireWire, Thunderbolt), контроллеры. Состоят из электропроводников, служит для ввода-вывода информации.
Графический пользовательский интерфейс (англ. Graphical user interface, GUI) — разновидность пользовательского интерфейса, в котором элементы интерфейса (меню, кнопки, значки, списки и т. п.), представленные пользователю на дисплее, исполнены в виде графических изображений. В отличие от интерфейса командной строки, в GUI пользователь имеет произвольный доступ (с помощью устройств ввода — клавиатуры, мыши, джойстика и т. п.) ко всем видимым экранным объектам (элементам интерфейса) и осуществляет непосредственное манипулирование ими.
Интерфейс командной строки – нет графического оформления, только текстовое. Манипуляции осуществляются с помощью ввода базовых команд в командную строку. Плюсы – быстрый доступ, для реализации необходимо меньше памяти чем в графическом.
4. Общая схема строения персонального компьютера. Взаимодействие компонентов персонального компьютера (ПК).
Основные устройства ввода: клавиатуру и манипулятор «мышь»;
основное устройство вывода: монитор;
центральная часть располагается в системном блоке (системный и функциональный контроллер, CPU, память RAM)
Есть 2 подхода – магистральный и открыто-архитектурный.
Тактовый генератор подает импульс. Он идет на материнскую плату. Материнка обеспечивает связь всех компонентов. Плата состоит из системного контроллера (привлечением памяти для операций процессора, связывает RAM, процессор и видеокарту) и функционального (связь с устройствами ввода – вывода, с долговременной памятью).
5. BIOS. Назначение и его влияние на работу персонального компьютера.
На чипе БИОС – подпрограмма. Процессор при включении считывает инструкцию подпрограммы БИОС и запускает тесты. БИОС начинает проверять работоспособность системы – инициализирует ресурсы, систему управления электропитанием, задает частоту шин, тестирует память, включает устройство ввода, тестирует порты, инициализирует контроллеры накопителей информации, отображает итог. Ошибки - сообщения на экране, звуки, POST – коды.
6. Значение различных уровней памяти в работе ПК.
Есть Кэш-память 3 уровней (память процессора), оперативная память и жесткие диски. Кэш память самая быстрая, служит для хранения часто используемой информации. Оперативная память энергозависима, хранит информацию и команды, необходимые для работы процессора. Жесткий диск- информация пишется на стеклянную или алюминиевую пластину с ферромагнетиком. Хранение данных энергонезависимо, для считывания питание необходимо.
7. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение). Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) производит обратную операцию.
1)Разрядность — количество различных уровней выходного сигнала, которые ЦАП может воспроизвести. Связано с числом дискретных значений - разрешением
2)Максимальная частота дискретизации— максимальная частота, на которой ЦАП может работать. Для корректного воспроизведения аналогового сигнала из цифровой формы необходимо, чтобы частота дискретизации была не менее, чем удвоенная максимальная частота в спектре сигнала. Например, для воспроизведения всего слышимого человеком звукового диапазона частот, спектр которого простирается до 20 кГц, необходимо, чтобы звуковой сигнал был дискретизован с частотой не менее 40 кГц, лучше так под 200кГц.
3)Монотонность — свойство ЦАП увеличивать аналоговый выходной сигнал при увеличении входного кода.
4)Нелинейность.
DNL (дифференциальная нелинейность) — характеризует, насколько приращение аналогового сигнала, полученное при увеличении кода, отличается от правильного значения;
INL (интегральная нелинейность) — характеризует, насколько передаточная характеристика ЦАП отличается от идеальной. Идеальная характеристика строго линейна.
5)Отношение сигнал/шум - характеризует в децибелах отношение мощности выходного сигнала к суммарной мощности шума и гармонических искажений (чем больше разница – тем выше качество сигнала. Если отношение невелико, значит шум накладывается на сигнал, искажая его истинное значение)
6) Итоговое свойство - Точность
8. Системы ввода периодически изменяющихся сигналов в персональных компьютер (на примере термохрона и цифрового осциллографа).
Термохрон = датчик - преобразователь с экономичной батарейкой - счетчик (часы-календарь) + основная память (для хранения) и дополнительная память (запись-хранение) - генератор тактовый - интерфейс (паразитная электрическая цепь 1-wire interface)
Цифровой осциллограф = масштабирующее устройство (усиление и разделение напряжения) – АЦП – память ОЗУ (АЦП пишет сюда до изменения напряжения) – контроллер и запоминающее устройство (сюда переносится часть данных из ячеек ОЗУ при изменении напряжения. Ячейка соответствует точке на экране) – экран. Как минимум надо 256точек по вертикали. Цифровые осциллографы обладают емкостью памяти – могут вытаскивать информацию порциями ячеек – равными ширине экрана (позволило добавить больше памяти)
9. Устройства вывода и ввода информации.
Это периферийные устройства.
Ввод – клавиатура, мышь, сканер. Клавиатура передает электрический сигнал, который внутри контроллера клавиатуры на материнской плате изменяется в последовательность битов. Сигнал беспроводной клавиатуры представлен инфракрасным лучом. Мышь = датчики перемещения – электросигнал – контроллер мыши на материнской плате – последовательность битов – операционная система. Сканер = лампа подсветки - светочувствительными элементами (красный синий зеленый) – электросигнал – контроллер.
Вывод – монитор, принтер, колонки. Монитор – электронная пушка, отражатели, электронно-лучевая трубка – люминофор экрана. На люминофоре – зерна трех цветов. Три зерна – пиксель. При проходе электрона по люминофору возникает свечение. (В жидкокристаллических дисплеях электричество идет на лампы – свет от них проходит через кристаллы и поляризуется)
10. Устройства хранения информации. Принципы и особенности работы, надежность.
Жесткий диск, лазерный диск, флеш-память, SSD, стример.
Жесткий диск – алюминиевые или стеклянные пластины с ферромагнетиком. Пластина крутится на шпинделе, считывается головкой, которая не касается диска а парит в воздушном потоке от вращения. Запись – подача переменного тока – изменение намагниченности. Достаточно надежен – корпус, пылесборник, делитель напряжения в начинке, энергонезависимая память.
Лазерный диск это энергонезависимая память – CD,DVD (поликарбонат + металл, запись осуществляется лазерным лучом на фоторезист. При считывании ямки отражают и пучок света лазера на фотодатчик, преобразуется в электросигнал).
От окисления и химического воздействия диски защищены лаком – органическим раствором (CD-R) или смесью серебра, сурьмы и теллура. Однако у лазерных дисков тоже есть срок – постепенно химические связи под воздействием прожига меняются – диск темнеет.
Флеш-память (состав – память, контроллер, порт USB) – энергонезависимая память – работа основана на изменении и регистрации заряда в кармане полупроводника. Ток есть – транзистор открыт(плавающий затвор открыт - единица), тока нет –транзистор закрыт (плавающий затвор закрыт - нуль). Стирание осуществляется за счет прихода отрицательного напряжения. Плюс – компактность, высокая скорость передачи, устойчивость к вибрации. Нет программ защиты, если некачественный продукт, быстрее разрушится структура.
SSD (состав – блоки памяти, контроллер, порт типа SATA, кэш-память). Кэш память нужна как буфер, в связи с большим объемом информации и высокой скоростью обмена данными между контроллером и интерфейсом SATA. Контроллер незащищен от перебоев в энергопитании, находится между интерфейсом и памятью.
Стример – устройство для записи и чтения на магнитной ленте. Минус – низкая скорость доступа к информации, высокая цена. Плюс – большой объем хранения. При записи магнитная головка неподвижна, ползет лишь лента.
11. Способы оценки целостности информации на носителях и состояния носителей
Нарушение целостности информации вредит двум ее свойствам – целостности и достоверности. 1)Флешки, лазерные диски - Механические повреждения - визуальная оценка, просмотр информации (битые файлы, помехи). Станковая полировка поверхности с лаком. Программы, изменяющие скорость чтения и записи – утилиты (CDread). Программы для копирование данных без потери атрибутивов, склеивание концов.(CDchck)
2)Жесткий диск - состояние параметров SMART.
S.M.A.R.T. (от англ. self-monitoring, analysis and reporting technology — технология самоконтроля, анализа и отчётности) — технология оценки состояния жёсткого диска встроенной аппаратурой самодиагностики, а также механизм предсказания времени выхода его из строя. SMART производит наблюдение за основными характеристиками накопителя, каждая из которых получает оценку. Характеристики можно разбить на 2 основные группы:
Кроме SMART, есть HDDscan, Vision, HDTune.
3)ОЗУ – Контроль четности. Есть память без контроля четности, они дешевле. информация в банках памяти хранится фрагментами по девять битов, причем восемь из них (составляющих один байт) предназначены собственно для данных, а девятый является битом четности. Изменение состояния бита памяти приводит к изменению состояния 9-ого бита, работа компьютера останавливается и на экран выводится сообщение о неисправности.
4)Проверка целостности скачанного из интернета файла – подсчет контрольных сумм (алгоритм MD5)
5) Код Рида-Соломона (алгоритм декоривания без потерь при передаче данных)
6) утилиты переназначения секторов жесткого диска, резервные копии
12. Файловая система. Атрибуты файлов и права доступа к файлам.
Файловая система – регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителе информации. Схема хранения файлов – одноуровневая и иерархическая. Задачи – именование и задание параметров файлов, программный интерфейс, создание логической модели доступа, устойчивость к сбоям, защита от несанкционированного доступа.
Часто используется иерархическая. Она состоит из логического диска, корневого каталога и подкаталогов, папок. Для задания пути файла используется обратный слеш и слеш.
Файловые системы – FAT32, NTFS, HFS+. Системы различаются уровнями сложности, максимальные размеры файлов различаются. Выбор файловой системы зависит от типа носителя, операционной системы и потребностей пользователя.
Атрибут – битовая характеристика, которая делает каждый файл уникальным для системы.
Дата и время, чтение/правка, скрытый/доступный, архивный/простой, сжатый/обычный.
Права доступа – позволяют читать, создавать, изменять, удалять файлы, запускать файлы, менять атрибуты.
13. Классификация компьютерных программ. Информационное и программное обеспечение. Понятие дистрибутива. Инсталляция программ.
Программа – описание алгоритма решения задачи, заданное в виде двоичного кода. Программное обеспечение – комплект необходимых программ.
Классификация по назначению - системные программы обеспечивают работу компьютера и других программ, прикладные программы обеспечивают работу пользователя, инструментальные программы служат для создания новых программ.
Классификация по типу доступа – свободное, ограниченное (условно-бесплатное), коммерческое, пробное, для просмотра.
Дистрибутив – форма распространения ПО (инициализирует аппаратное обеспечение, систему, установку программы). Пакет файлов – dmg, exe, com.
Инсталляция – процесс установки ПО на компьютер, осуществляется с помощью инсталлятора. Распаковка программы, тест на соответствие требований, контроль зависимостей, конфигурация (форма)для хранения, размещение.
14. Представление и хранение информации разных типов на компьютере. Типы файлов. Средства разделения прав доступа к файлам.
Представление в двоичном коде(кодировка сигнала), хранение – в виде файла или архива. Файл – поименованная область на носителе информации. Файл обладает атрибутивами. У файлов есть разные расширения – исполняемые, текстовые, мультимедийные, командные. Не все системы поддерживают разделение прав доступа к файлам. (FAT32 не поддерживает, NTFS поддерживает). В NTFS можно создавать учетные записи, причем первая будет администраторской. В данном случае администратор может ограничивать доступ к файлам для групп пользователей. Есть встроенный ограничительный интерфейс – он защищает от возможности причинить вред системе. Также в системе есть средства аудита – запись ведется в каталог Security. Дополнительные утилиты органичения и расширения доступа - BitLocker, Unlocker.
15. Кодирование текстов. Разнообразие кодировок.
Удобство побайтового кодирования символов очевидно, поскольку байт - наименьшая адресуемая часть памяти и, следовательно, процессор может обратиться к каждому символу отдельно, выполняя обработку текста. С другой стороны, 256 символов – это вполне достаточное количество для представления самой разнообразной символьной информации. Первая таблица – ASCII, кодировала 127 символов, была 7-битной. Позже была расширена до 8 битов, кодировала 256 символов. Для кодирования русских символов была придумана таблица КОИ8. В 90-е годы приняли общий стандарт Unicode – таблица 16 битная(разрядная), на символ – 2 байта. Она требует в 2 раза больше памяти, зато позволяет кодировать 65536 символов. Для перекодировки символов используются текстовые конверторы. |
16. Сжатие и архивирование файлов. Сжатие с потерями и без потерь.
Сжатие - алгоритмическое преобразование данных, производимое с целью уменьшения занимаемого ими объёма. Архив – файл или программа (всегда есть атрибутивная информация)
При сжатии избыточность обычно устраняется заменой повторяющейся последовательности ссылкой на уже закодированный фрагмент с указанием его длины. Если коэффициент сжатия больше единицы, сжатие эффективно. Есть сжатие с потерями и без потерь.
Сжатие без потерь – в коде ищется некая закономерность, и на ее основании код укорачивается, также убираются пробелы. (Сжатие Хаффмана – изображения, видео, LZW – создание блоков из пар код-пара символов)
Сжатие с потерями (компрессия) – квантование и перекодирование с более редкой частотой. При декодировании сигнала качество не возвращается, поэтому перед процедурой рекомендуют делать копию.
17. Операционная система. Значение, функции. Особенности инсталляции программ.
ОС – набор программ, переносимый в оперативную память в процессе загрузки компьютера и берущий на себя функции распределения ресурсов компьютера, загрузки других программ и работы с внешними устройствами.
Функции – обеспечивает работу компьютера и других программ, поддерживает диалог с пользователем, хранит информацию в файлах на диске, запускает прикладные программы и тд.
Инсталляция – процесс установки программного обеспечения на аппаратное обеспечение с помощью инсталлятора. Процесс – распаковка, проведение тестов на соответствие запросам программы, контроль зависимостей, конфигурация и форма для хранения, размещение данных, создание и модификация конфигурационных файлов.
18. Лицензирование применительно к программным продуктам. Свободно распространяемые программные продукты и Open Source продукты.
Лицензионный договор – договор между пользователем и правообладателем, по которому пользователь получает ограниченные права на использование объекта интеллектуальной собственности. В договоре указываются разрешенные виды использования, сроки и иные условия.
Есть оберточная лицензия – документ или текст с изложением условий, который не подписывается. Согласие выражается путем оплаты или фактом начала пользования.
Лицензии GPL, BSD, Creative commons (ссылка на автора, распространение по исходным условиям, некоммерческое пользование, никаких производных работ)
Большинство лицензий соответствуют и свободному, и open source обеспечению. Все эти программы содержат открытый исходный код. (не являются только исполняемыми файлами) Однако open source не всегда бесплатны. Свободное – драйвера, open source – 7Zip, FAR
19. Вирусы и вредоносные программы. Классификация, особенности работы. Ущерб от деятельности вредоносного программного обеспечения (ПО).
Программные вирусы, макровирусы, скриптовые вирусы, полиморфы(меняющие код)
Также классифицируют по объекту заражения, языку написания, поражаемым ОС, принципу распространения.
Rootkit, Trojan, Exploit, Spyware, Adware, backdoor.
Механизм – внедрение в исполняемый файл. Затем – изменение своего кода при каждом копировании. (изменение последовательности команд доступа). Распространяются через носители, скрипты поисковиков, почтовые сервисы.
Замедление работы (конкуренция за память), кодировка и декодировка, изменение файлов, вывод рекламы, рассылка спама, воровство паролей, слежение.
20. Способы борьбы с вредоносным ПО.
Превентивные меры (резервные копии файлов, не открывать незнакомые файлы, программы), Антивирусы (резидентные – в оперативной памяти, работают при нахождении вируса, сопоствляют сигнатуры-коды файла и базы данных, сканерные – только при запуске), брэндмауэры – контроль отправленных и полученных файлов, лечебные утилиты(AVZ, CureIT) – урезанный антивирус, не может обновлять базу данных через интернет. Механизм работы антивируса – эвристический алгоритм, поведенческий алгоритм, подсчет контрольных сумм.
21. Сети передачи данных, сеть Интернет. Назначение, принципы работы.
Сети передачи данных – система связи компьютеров и вычислительного оборудования посредством электрических сигналов, электромагнитных и радиоволн. Сеть интернет – стала доступна за счет маршрутизации данных по протоколу IP (состоит из 4 байт). Протокол состоит номера сети и номера узла. Бывают и 128-битными.
Назначение компьютерной сети
Возможности– получение и передача электронное почты, факсов, голосовой почты, удаленное управление процессами, обмен информацией между компьютерами разных платформ, удаленный доступ, распределительные вычисления.
Преимущества –разделение ресурсов позволяет совместно использовать периферийные устроийства и дисковое простанство удаленных компьютеров, доступ к базам данных и управлению ими, многопользовательсткий режим программ, использование вычислительной возможности удаленного устройства. Топология сетей – линии, кольца, деревья, звезды, шины.
Интернет – сеть, основанная на маршрутизации пакетов данных через протокол IP. В интернете есть разные логические модели передачи данных – ICQ, POP, HTTP. У систем есть разные протоколы– канальный, сетевой, транспортный, прикладной, представления данных. Физический.
1. История развития геоинформационных систем в науках о Земле. Связь ГИС с научными дисциплинами и технологиями
Пионерный период (1950-1970) – исследование принципиальных возможностей, наработка эмпирического опыта, первые проекты. Период государственных инициатив (1970-1980) – развитие крупных гис-проектов, поддерживаемых государством, формирование государственных институтов. Период коммерциализации и пользовательский период (1980-настоящее время) – широкий рынок Программного и аппаратного обеспечения, расширение области применения, упрощение интерфейса, возможность коррекции информации простыми пользователями – образование клубов и тд. Развитие мировой геоинформационной структуры.
ГИС связана с технологиями физики и оптики – преобразование сигналов, зондирование, съемка,
С математикой и статистикой, географией и картографией, информатикой и топографией.
2. Цели, задачи и особенности геоинформационного картографирования. Базовые определения. Существующие области использования ГИС.
Географическая информационная система - это совокупность аппаратно-программных средств и алгоритмических процедур, предназначенных для сбора, ввода, хранения, математико-картографического моделирования и образного представления геопространственной информации.
Геопространственная информация - данные, которые идентифицируют географическое местоположение и свойства естественных или искусственно созданных объектов, а также их границ на земле. Эта информация может быть получена с помощью (помимо иных путей) дистанционного зондирования, картографирования и различных видов съемок.
Особенности – информация содержит 4 компонента. Это местоположение, пространственные отношения, свойства, время. Информация формируется из слоев, которые можно комбинировать, разделять и объединять, масштабировать.
ГИС может ответить на вопросы, связанные с расположением объектов, размерами объектов, взаимным расположением объектов, определением маршрута, динамикой изменения объектов.
Карта- форма обращения к базам данных. Области использования – демография, политика, экономика, природные ресурсы, экология, флора-фауна.
3. Представление пространственных объектов в ГИС. Способы визуализации пространственных объектов на карте.
Пространственные данные состоят из цифровых представлений реально существующих дискретных пространственных объектов.
Свойства, показанные на карте, например, озера, здания, контуры, должны пониматься как дискретные объекты.
Содержание карты может быть зафиксировано в базе данных, путем превращения свойств карты в пространственные объекты.
Многие свойства, которые показаны на карте, на самом деле виртуальны. Например, контуры или границы реально не существуют, но здания и озера - реальные объекты.
Содержание базы пространственных данных включает:
1)Цифровые версии реально существующих объектов (например, зданий),
2)Цифровые версии искусственно выделенных свойств карты (например, контуры)
3)Искусственные объекты, созданные специально для целей построения базы данных (например, пиксели).
Некоторые свойства пространственных объектов существуют повсеместно и изменяются непрерывно – высота, температура, давление, и не имеют реальных границ. Непрерывная изменчивость может быть представлена в базе данных так – посредством величин измерений в пунктах, посредством описания профилей, посредством разделения площади на контуры и зоны, учитывая что некоторое значение внутри –постоянная величина, посредством построения изолиний. Эти способы создают дискретные объекты, которые можно зафиксировать графически.
Компоненты пространственных данных – расположение, пространственные отношения, атрибуты, время (интервал, скорость, время получения значений свойств)
Источники пространственных данных – совокупность первичных данных по выборкам (произвольная, систематическая, упорядоченная), а также совокупности вторичных данных (уже созданные карты,таблицы)
Способы визуализации пространственных объектов – по форме, тону, размеру, цвету, ориентации. Точечные объекты различаются по размеру и цвету, площадные объекты могут различаться по цвету и штриховке. (зоны, полигоны) Линейные объекты – по ширине, структуре, цвету, комбинированию линий.
4. Растровая и векторная модели данных. Ввод и редактирование пространственных данных в ГИС. Типы систем ввода данных.
Растровый способ – ячейки, сетки. Векторный способ – точки, линии, полигоны, сплайны.
Растровая модель разбивает территорию на элементы регулярной сетки или ячейки. Каждая ячейка содержит одно значение. Растровая модель пространственно заполнена, оперирует элементарным местоположением. Понятия – разрешение (базовый примитив – квадрат или прямоугольник), зона (область с ячейками одинакового свойства), значение (информация в каждой ячейке), местоположение (ячейке даются координаты – номер строки и столбца)
Векторная модель пространственно незаполненная, основана на векторах, базовый примитив – точка. Объекты создаются объединением точек линиями или кривыми. Площади определяются набором линий. Безразмерные объекты –точка и узел (топологический переход и местоположение). Одномерные – линия, сегмент, дуга, связь, цепочка, кольцо. Двумерные – область, внутренняя область, полигон. Формы векторных моделей – цельнополигональная, линейно-узловая, реляционная, нерегулярная триангуляционная сеть.
Топологически связанные вещи можно редактировать совместно.
Растровая модель – простая структура, эффективная работа с оверлеем, работа со снимками. Векторная модель – компактная структура , топология, качественная графика
Ввод данных – процесс кодирования данных в компьютерно-читаемую форму и запись в базу данных ГИС. Три шага – сбор информации, редактирование и чистка, кодирование данных. Добавляется информация о дате получения, методе получения и кодирования, о точности позиционирования и классификации.
Типы систем ввода – клавиатура (ввод атрибутивной информации, может быть совмещен с ручным цифрованием), координатная геометрия (процедуры введения данных по земельным наделам – полевые геодезические измерения, земельный кадастр), ручное цифрование, сканирование карт (требует дополнительной обработки, целесообразно переводить информацию в векторный формат), ввод существующих цифровых данных
5.Картографические основы ГИС-технологий. Роль картографических моделей в создании и применении ГИС. Проблемы цифрования карт.
Роль картографических представлений.
1)карта как источник пространственных данных
2)карта как способ хранения и интеграции данных о
пространственных объектах
3)карта как средство организации запросов к БД
4)карта как средство пространственного анализа
5)карта как способ представления результатов работы с ГИС
Проблемы цифрования – уровень ошибок в базе ГИС связан с точностью позиционирования исходной карты. Карты не всегда точно отражают информацию о расположении – из-за формы земли.
6. Картографический анализ пространственных явлений и объектов. Аппарат генерализации и детализации в зависимости от изменения масштаба.
Необходим многофакторный анализ! Сравнение карт!
Некоторые свойства пространственных объектов существуют повсеместно и изменяются непрерывно – высота, температура, давление, и не имеют реальных границ. Непрерывная изменчивость может быть представлена в базе данных так – посредством величин измерений в пунктах, посредством описания профилей, посредством разделения площади на контуры и зоны, учитывая что некоторое значение внутри –постоянная величина, посредством построения изолиний. Эти способы создают дискретные объекты, которые можно зафиксировать графически.
Преобразование изображений
При уменьшении масштабов границы теряют четкость, при увеличении – очертания границ становятся более грубыми.
7. Пространственный анализ, основанный на векторном представлении данных.
Аналитические возможности векторных ГИС
Аналитические возможности.
Способы осуществления пространственных запросов к базе данных
способом «картографического интерфейса»
8.Способы осуществления пространственных запросов к базе данных. Создание производной карты путем переклассификации пространственных объектов.
Способ Картографического интерфейса
Переклассификация пространственных объектов
Способ топологического оверлея с перестройкой таблиц атрибутов
+ дополнение буферными зонами
9. Этапы выполнения ГИС-проекта. Формирование проекта и плана действий.
Формирование идеи
Формирование проекта и плана действий.
10. Представление ГИС и определение функциональных требований к ней. Выбор технологической платформы и системы как компромисс.
Функциональные требования
- инвентаризация используемых карт и отчетов
- инвентаризация производимых карт и отчетов
- инвентаризация процедур и действий, используемых для обеспечения текущей работы
- определение частоты применения процедур и действий
- что думают пользователи о существующей системе
- что они хотели бы улучшить
- какие новые процедуры или средства они хотели бы добавить к системе
Технологическая платформа и система как компромисс.
1)спецификации баз данных
2)графическую спецификацию
3)спецификацию отчетов
4)интерфейсов
5)вычислений
6)специализированных приложений
Спецификация - перечень объектов БД. К которым относятся таблицы, представления, последовательности, индексы, триггеры, хп и т.д. С кратким описанием каждого объекта.
В свою очередь, объектами спецификации бывают и таблицы. Это будет список полей с их атрибутами спецификации внешних ключей таблицы с указанием источников данных (имени таблицы связи и ее ПК-поля (полей)) и полей, чей источник данных - жестко прописанный список выбора.
Кроме того, указываются последовательности, индексы, триггеры и другие объекты БД, обслуживающие эту таблицу.
К спецификациям могут прилагаться ER - диаграммы, упрощающие понимание взаимосвязей в БД.
12. Прототип – создание рабочей модели будущей ГИС. Конвертирование информации (перевод данных в цифровую форму). Пилотный проект. Выгоды от выполнения пилотного проекта.
Прототип – создание рабочей модели ГИС с малыми затратами и ошибками. Кодирование в цифровую форму хранения-запуска.
Пилотный проект - существует два возможных варианта выполнения проекта: создание демонстрационной версии либо прототипа. Это последний шаг перед тем, как приступить к выполнению всего ГИС-проекта. Нужен для выявления потенциальных сложностей и значимых факторов, которые могут повлиять на процесс основного проекта
Выгода от пилотного проекта - демонстрация возможностей, проверка расчетов затрат и прибыли, проверка альтернативных решений, предмет для обсуждения достоинств проекта пользователями и руководством, тестирование процедур для обучения, выполнения работ, управления и поддержки.
проектирование. Понятие полей и записей в базе данных.
Концептуальное проектирование
-определение конечной цели использования ГИС
-уровень и детальность базы данных (масштаб, классификации)
-пространственные элементы
-непространственные элементы
-определение источников пространственных и непространственных данных
-возраст и иные временные характеристики данных
-территория, которую должны покрыть данные
-информационная изученность территории
-стандартные точки (тики) для пространственного совмещения данных
-проблемная область непространственных данных, определяющая их особенности
Табличная база данных содержит перечень объектов одного типа, то есть объектов, имеющих одинаковый набор свойств. Такую базу данных удобно представлять в виде двумерной таблицы: в каждой ее строке последовательно размещаются значения свойств одного из объектов; каждое значение свойства - в своем столбце, озаглавленном именем свойства.
Столбцы такой таблицы называют полями; каждое поле характеризуется своим именем (именем соответствующего свойства) и типом данных, представляющих значения данного свойства.
Поле базы данных - это столбец таблицы, содержащий значения определенного свойства.
Строки таблицы являются записями об объекте; эти записи разбиты на поля столбцами таблицы, поэтому каждая запись представляет собой набор значений, содержащихся в полях.
Запись базы данных - это строка таблицы, содержащая набор значений свойств, размещенный в полях базы данных.
Каждая таблица должна содержать, по крайней мере, одно ключевое поле, содержимое которого уникально для каждой записи в этой таблице. Ключевое поле позволяет однозначно идентифицировать каждую запись в таблице.
Ключевое поле - это поле, значение которого однозначно определяет запись в таблице.
В качестве ключевого поля чаще всего используют поле, содержащее тип данных счетчик. Однако иногда удобнее в качестве ключевого поля таблицы использовать другие поля: код товара, инвентарный номер и т. п.
14. Уровень и детальность базы данных (масштаб, классификации). Определение источников пространственных и непространственных данных.
Классификация баз данных:
Информация в базах данных структурирована на отдельные записи, которыми называют группу связанных между собой элементов данных. Характер связи между записями определяет два основных типа организации баз данных: иерархический и реляционный.
В иерархической базе данных записи упорядочиваются в определенную последовательность, как ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться последовательным «спуском» со ступени на ступень. Иерархическая база данных по своей структуре соответствует структуре иерархической файловой системы.
Табличная база данных, по сути, представляет собой двумерную таблицу.
Столбцы таблицы называются полями: каждое поле характеризуется своим именем и топом данных.
Источники данных
Контрольные вопросы для приобретения или приемки геопространственных данных
На данном этапе развития геоинформационных технологий одним из основных источников данных для создания ГИС являются материалы дистанционного зондирования (ДЗ). 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 (самолеты, вертолеты и микроавиационные радиоуправляемые аппараты) базирования, и составляют значительную часть дистанционных данных (remotely sensed data) как антонима контактных (прежде всего наземных) видов съемок, способов получения данных измерительными системами в условиях физического контакта с объектом съемки. К неконтактным (дистанционным) методам съемки помимо аэрокосмических относятся разнообразные методы морского (наводного) и наземного базирования, включая, сейсмо-, электро-, магниторазведку и иные методы геофизического зондирования недр, гидроакустические съемки рельефа морского дна с помощью гидролокаторов бокового обзора, иные способы, основанные на регистрации собственного или отраженного сигнала волновой природы.
Важными источниками данных являются и статистические материалы, имеющие цифровую форму, и удобные для непосредственного использования в ГИС, среди которых стоит особо выделить государственную статистику. Основное ее предназначение — дать представление об изменениях в хозяйстве, составе населения, уровне его жизни, развитии культуры, наличии материальных резервов и их использовании, соотношении в развитии различных отраслей хозяйства и др.
Широки возможности использования стационарных измерительно-наблюдательных сетей для получения, прежде всего, гидрологических и метеорологических данных, регулярный сбор и обработка которых имеет определенную историю. Так, метеорологические наблюдения включают синоптические характеристики у поверхности Земли, показатели термобарического поля в свободной атмосфере (среднемесячные значения давления, геопотенциала и температуры воздуха для уровня моря и основных изобарических поверхностей); данные актинометрических наблюдений (суммарная и отраженная радиация, радиационный баланс и т.д.); характеристики ветра в свободной атмосфере; нормы и аномалии среднемесячной температуры воздуха; нормы месячных сумм осадков; месячные суммы осадков в процентах от нормы и многие другие показатели, исчисляемые несколькими десятками.
Картографические источники весьма разнообразны — кроме общегеографических и топографических карт насчитываются десятки и даже сотни типов различных тематических карт, только перечень которых занял бы не одну страницу текста. Детальная характеристика обеспеченности картографическими материалами достаточно стабильна и содержится, например, в учебниках по картографии, а обновление фондов тематических карт до 1990 г. регулярно характеризовалось в выпусках ВИНИТИ «Итоги науки и техники. Картография». В настоящее время эта информация имеется в многочисленных каталогах хранилищ карт, в том числе доступных через Интернет.
15. Вопросы приобретения или приемки геопространственных данных.
Контрольные вопросы для приобретения или приемки геопространственных данных
16. Разработка и осуществление индивидуального ГИС-проекта
17. WEB – GIS.Картографические сервисы Google, Yandex, Yahoo, Microsoft, Ask
WEB-GIS - web-ориентированные геоинформационные системы - сервисы. Они все время обслуживаются и обновляются. Сервисы могут быть загружены в браузер в виде поисковой строки. Технология основана на подключении клиента через интернет-протокол к геоданным больших компаний по IP, имея обычный Интернет-браузер.
Продукты Web-GIS позволяют делать самые разнообразные задачи и поэтому будут интересны другим правительственным структурам, например:
Для небольших компаний имеется специальная услуга Web - GIS Service (картографический сервис), позволяющий брать организациям ГИС-функционал в аренду и помещать его на собственный ресурс и/или вызывать найденные объекты на территории по адресу, опубликованному на Вашем ресурсе.
18. Картографические WEB сервисы с возможностью редактирования и добавления собственных данных.
OpenStreetMap - добавляет данные с навигаторов Garmin и компьютера. Иногда карты покупаются у государств. Очень популярна в России, Америке и Канаде. Обладает топологической структурой данных – объекты – точка, линия, отношение, тег, сегмент. Можно редактировать с помощью Flash и javascript редакторов.
Yandex.probki – совмещен с социальной сетью.
19. Google Earth. Назначение и функциональность.
Google Earth – популярное приложение Google, предоставляющее доступ к географической информации через цифровые карты, спутниковые изображения и поисковые инструменты. Позволяет работать с геоинформационными системами.
Автоматически подкачивает данные запросов, для экономии трафика при следующих запусках программы. Для визуализации используется трехмерная модель Земли. Работает с большим количеством компаний, предоставляющих снимки. Многие области сняты в очень высоком качестве. Много непространственной информации. Пользователи могут оставлять свои метки и фотографии, отзывы, поставив инструмент Иголка на объект. Есть слой с трехмерными зданиями. Интегрирована с программой авиасимулятор, а также с сервисом Звездное небо.
20. ARCreader. Использование локальных карт и WMS серверов
ArcReader – это бесплатное, легкое в использовании приложение для просмотра, изучения и печати карт и 3D-глобусов. С ArcReader любой человек может работать с высококачественными интерактивными картами, созданными в настольных продуктах ArcGIS более высокого уровня и опубликованными с помощью дополнительного модуля ArcGIS Publisher.
C помощью ArcReader вы можете:
Читаемый файл pmf содержит не сами данные, а ссылки на асположение в локальной или глобальной сети. Идентификация и измерения расстояний осуществляются за счет обращения по ссылкам на картографические сервера, доступ идет через WMS – протокол. Также WMS- сервис работает когда нужно перевести карту в общедоступный формат.
21. Пакет ArcGIS. Состав, возможности. Типы географических данных в ArcGIS (векторные, растровые. Покрытия, шейп-файлы, таблицы, TIN, Grid)
ArcGIS — семейство программных продуктов американской компании ESRI, одного из лидеров мирового рынка геоинформационных систем. ArcGIS позволяет визуализировать (представить в виде цифровой карты) большие объёмы статистической информации, имеющей географическую привязку. В среде создаются и редактируются карты всех масштабов: от планов земельных участков до карты мира.Также в ArcGIS встроен широкий инструментарий анализа пространственной информации.
Сферы использования: земельный кадастр, землеустройство, учет объектов недвижимости, инженерные коммуникации, МВД и МЧС, телекоммуникации, нефть и газ, экология, пограничная служба, транспорт, лесное хозяйство, водные ресурсы, дистанционное зондирование Земли, геология и недропользование, геодезия, картография, бизнес, торговля и услуги, сельское хозяйство, образование, туризм.
Покрытие – это модель данных, хранящая векторные данные. Оно содержит и пространственную привязку (местоположение), и атрибутивные (описательные) данные для географических объектов. Покрытия используют набор классов пространственных объектов для представления географических объектов. Каждый класс пространственных объектов хранит набор точек, линий (дуг), полигонов или аннотаций (текста). Покрытия обладают топологией, которая определяет отношения между объектами.
Покрытие хранится в виде каталога, в котором каждый класс пространственных объектов хранится в виде набора файлов
Шейп-файл - это простой, нетопологический формат для хранения геометрического местоположения и атрибутивной информации географических объектов.
Нерегулярные триангуляционные сети (Triangular Irregular Networks - TIN) используются в ГИС в течение многих лет и являются способом цифрового отображения структуры поверхности. TIN является формой векторных цифровых географических данных, которые строятся методом триангуляции набора вершин (точек). Вершины соединяются серией ребер и формируют сеть треугольников. Существуют различные методы интерполяции для формирования этих треугольников, например триангуляция Делоне. ArcGIS поддерживает метод триангуляции Делоне.
Grid – проекции поверхности
22. Определение проекции и системы координат в ГИС проектах. Спроецированные и неспроецированные данные.
Наиболее широкое использование в настоящее время получил геоцентрический (глобальный) эллипсоид WGS84 (World Geodesic System 1984). Он служит основой для измерения местоположений во всем мире. Общеземной эллипсоид ориентируется в теле Земли согласно следующим условиям
Система спутниковой навигации GPS сообщает координаты в системе эллипсоида WGS84 (World Goodetic System 1984). Для геодезических работ рекомендуется использовать средний эллипсоид GRS80 (Geodetic Reference System 1980), принятый Генеральной Ассамблеей Международной ассоциацией геодезии в 1979 г.
Положение объекта на какой-либо поверхности или в пространстве определяется с помощью угловых или линейных величин, называющихся координатами. В системе географических координат положение любой точки земной поверхности относительно начала координат определяется указанием угловых величин широты и долготы. Географическую систему координат можно изобразить на плоскости в виде сетки с ячейками одинакового размера, где по оси ординат откладывается широта, а по оси абсцисс — долгота.
Спроектированная система координат — прямоугольная система, с началом координат в определенной точке, чаще всего имеющей координаты 0,0. Спроектированная система координат связана с географической набором специальных формул — проекцией
То есть, другими словами, проекция — это математически выраженный способ отображения (пример) поверхности Земли или других небесных тел, принимаемых за эллипсоид, сферу или другие регулярные поверхности, на плоскости. Но даже аппроксимированную до эллипсоида, поверхность Земли нельзя отобразить на плоскости с сохранением всех пространственных отношений одновременно. Углы, площади и длины искажаются.
По характеру искажений различают следующие картографические проекции:
По виду нормальной картографической сетки проекции разделяются на:
Азимутальные, в которых параллели изображаются концентрическими окружностями, а меридианы — прямыми, исходящими из общего центра параллелей под углами, равными разницы их долгот.
Конические, в которых параллели изображаются дугами концентрических окружностей, а меридианы — прямыми, расходящимися из общего центра параллелей под углами, пропорциональными разности их долгот. В этих проекциях искажения не зависят от долготы. Особо пригодны для территорий, вытянутых вдоль параллелей. Карты всей территории СССР часто составляются в равноугольных и равнопромежуточных конических проекциях.
Цилиндрические, в которых меридианы изображаются равноотстоящими параллельными прямыми, а параллели - перпендикулярными к ним прямыми, в общем случае не равностоящими; известны обобщенные цилиндрические проекции, в которых расстояния между меридианами есть более сложная функция долготы. В навигации используется проекция Меркатора — равноугольная цилиндрическая проекция. Проекция Гаусса - Крюгера — равноугольная поперечно-цилиндрическая — применяется при составлении топографических карт и обработке триангуляций.
Файлы-источники данных могут хранить информацию о местоположении и геометрии объектов как в спроецированном, так и в неспроецированном виде. В первом случае, данные хранятся в реальных единицах измерения какой-либо проекции - метрах, километрах и т.д. К этим данным мы не можем применить никакую иную проекцию. Во втором случае, данные хранятся в десятичных градусах широты и долготы, и мы средствами ArcView можем установить для них спроецированный вид.
23. Навигационные системы. Назначение и принципы работы. Параметры и ограничения. Источники ошибок в определении координат и методы борьбы с ними
Навигационная система — это совокупность приборов, алгоритмов и программного обеспечения, позволяющих произвести ориентирование объекта в пространстве (осуществить навигацию).
Навигационные системы обеспечивают ориентацию с помощью:
Навигационные системы делятся на:
Наземные: омега( США), маршрут( РФ), Loran, тропик, VOR/DME, РСБН
Спутниковые: GPS=NAVSTAR (США), ГЛОНАСС(РФ), COMPASS (КИТАЙ), GALILEO (ЕВРОСОЮЗ), IRNSS (ИНДИИ), QUASI-ZENITH(ЯПОНИЯ)
В РФ вокруг земли 3 орбиты по 8 спутников. Принятие сигналов – навигаторы.
Сегменты:
Нужно 4 спутника, чтобы определить положение в пространстве(через время) и 3 для плоскости.
Системы могут работать в 2-х режимах:
Измеряется временная задержка между одинаковыми участками кода.
Высокую точность обеспечивает пара атомных часов.
Источники ошибок: