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
Начальный период (поздние 1950е — ранние 1970е гг.)
Исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоретические работы.
Период государственных инициатив (нач. 1970е — нач. 1980е гг.)
Государственная поддержка ГИС стимулировала развитие экспериментальных работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным сетям:
Период коммерческого развития (ранние 1980е — настоящее время)
Широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции с базами непространственных данных, появление сетевых приложений, появление значительного числа непрофессиональных пользователей, системы, поддерживающие индивидуальные наборы данных на отдельных компьютерах, открывают путь системам, поддерживающим корпоративные и распределенные базы геоданных.
Пользовательский период (поздние 1980е — настоящее время)
Повышенная конкуренция среди коммерческих производителей геоинформационных технологий услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и «открытость» программных средств позволяет использовать и даже модифицировать программы, появление пользовательских «клубов», телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры. Морфометрический анализ рельефа на основе ГИС-технологий новое направление в этой области.
Ученые подсчитали, что 85% информации, с которой сталкивается человек в своей жизни, имеет территориальную привязку. Поэтому перечислить все области применения ГИС просто невозможно. Этим системам можно найти применение практически в любой сфере трудовой деятельности человека.
ГИСэффективны во всех областях, где осуществляется учет и управление территорией и объектами на ней. Это практически все направления деятельности органов управления и администраций: земельные ресурсы и объекты недвижимости, транспорт, инженерные коммуникации, развитие бизнеса, обеспечение правопорядка и безопасности, управление ЧС, демография, экология, здравоохранение и т.д.
ГИС позволяют точнейшим образом учитывать координаты объектов и площади участков. Благодаря возможности комплексного (с учетом множества географических, социальных и других факторов) анализа информации о качестве и ценности территории и объектов на ней, эти системы позволяют наиболее объективно оценивать участки и объекты, а также могут давать точную информацию о налогооблагаемой базе.
В области транспорта ГИС давно уже показали свою эффективность благодаря возможности построения оптимальных маршрутов как для отдельных перевозок, так и для целых транспортных систем, в масштабе отдельного города или целой страны. При этом возможность использования наиболее актуальной информации о состоянии дорожной сети и пропускной способности позволяет строить действительно оптимальные маршруты.
Учет коммунальной и промышленной инфраструктуры - задача сама по себе не простая. ГИС не только позволяет эффективно ее решать, но и также повысить отдачу этих данных в случае чрезвычайных ситуаций. Благодаря ГИС специалисты различных ведомств могут общаться на общем языке.
Интеграционные возможности ГИС поистине безграничны. Эти системы позволяют вести учет численности, структуры и распределения населения и одновременно использовать эту информацию для планирования развития социальной инфраструктуры, транспортной сети, оптимального размещения объектов здравоохранения, противопожарных отрядов и сил правопорядка.
ГИС позволяют вести мониторинг экологической ситуации и учет природных ресурсов. Они не только могут дать ответ, где сейчас находятся "тонкие места", но и благодаря возможностям моделирования подсказать, куда нужно направить силы и средства, чтобы такие "тонкие места" не возникали в будущем.
С помощью геоинформационных систем определяются взаимосвязи между различными параметрами (например, почвами, климатом и урожайностью сельскохозяйственных культур), выявляются места разрывов электросетей.
Риэлторы используют ГИС для поиска, к примеру, всех домов на определенной территории, имеющих шиферные крыши, три комнаты и 10-метровые кухни, а затем выдачи более подробного описания этих строений. Запрос может быть уточнен введением дополнительных параметров, например, стоимостных. Можно получить список всех домов, находящих на определенном расстоянии от конкретной магистрали, лесопаркового массива или места работы.
Компания, занимающаяся инженерными коммуникациями, может четко спланировать ремонтные или профилактические работы, начиная с получения полной информации и отображения на экране компьютера (или на бумажных копиях) соответствующих участков, скажем водопровода, и заканчивая автоматическим определением жителей, на которых эти работы повлияют, с уведомлением их о сроках предполагаемого отключения или перебоев с водоснабжением.
Для космических и аэрофотоснимков важно то, что ГИС могут выявлять участки поверхности с заданным набором свойств, отраженных на снимках в разных участках спектра. В этом - суть дистанционного зондирования. Но на самом деле эта технология может с успехом применяться и в других областях. Например, в реставрации: снимки картины в разных областях спектра (в том числе и в невидимых).
Геоинформационная система может использоваться для осмотра как больших территорий (панорама города, штата или страны), так и ограниченного пространства, к примеру, зала казино. С помощью этого программного продукта управленческий персонал казино получает карты с цветовым кодированием, отражающим движение денег в играх, размеры ставок, взятие "банка" и другие данные из игорных автоматов.
ГИС помогает, например, в решении таких задач, как предоставление разнообразной информации по запросам органов планирования, разрешение территориальных конфликтов, выбор оптимальных (с разных точек зрения и по разным критериям) мест для размещения объектов и т. д. Требуемая для принятия решений информация может быть представлена в лаконичной картографической форме с дополнительными текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами.
ГИС служат для графического построения карт и получения информации как об отдельных объектах, так и пространственных данных об областях, например о расположении запасов природного газа, плотности транспортных коммуникаций или распределении дохода на душу населения в государстве. Отмеченные на карте области во многих случаях гораздо нагляднее отражают требуемую информацию, чем десятки страниц отчетов с таблицами.
В соответствии с данным выше определением, ГИС имеют следующие подсистемы:
1. Подсистема сбора данных, которая собирает и проводит предварительную обработку данных из различных источников. Эта подсистема также в основном отвечает за преобразования различных типов пространственных данных.
2. Подсистема хранения и выборки данных, организующая пространственные данные с целью их выборки, обновления редактирования.
3. Подсистема манипуляции данными и анализа, которая, выполнив различные задачи на основе этих данных, группирует и разделяет их; устанавливает параметры и ограничения и выполняет моделирующие функции.
4. Подсистема вывода, которая отображает всю базу данных или часть ее в табличной, диаграммной или картографической форме.
Первая подсистема ГИС может быть соотнесена с первым и вторым шагом процесс картографирования - сбором данных и составление карт. Исходная информация берется из таких источников, как аэрофотосъемка, цифровое дистанционное зондирование, геодезические работы, словесные описания и зарисовки, данные статистики и т. д. Вторая подсистема - подсистема хранения и выборки полностью соответствует нашим представлениям о функциях компьютера, как хранителя информации. В общих словах, эта подсистема хранит либо явно, либо неявно, геометрические координаты точечных, линейных и площадных геометрических объектов и связанные с ними характеристики.
Подсистема анализа ГИС-анализ использует потенциал современных компьютеров, сравнения и описания информации, хранящейся в базах данных которые дают быстрый доступ к исходным данным и позволяют агрегировать и классифицировать данные для дальнейшего анализа.
Подсистема вывода позволяет компоновать результирующие данные в любой удобной для пользователя форме. Среди примеров выходных данных - печать адресов на конвертах по результатам поиска в базе данных потенциальных клиентов с целью распространения рекламы; базы данных некоторых служб могут быть подключены в единую систему, результатом чего будет максимальная информационная насыщенность данных на выдаче.
Перевод растрового изображения в векторное называется трассировкой. Практически все изображения в электронном виде находятся в растровом формате, т.е. разбитые на отдельные пиксели. Качество такой картинки будет зависеть от количества пикселей на единицу длины. Векторные изображения – это картинка, состоящая из отдельных элементов. Необходимо добавить в программу нужное изображение, которое нужно изменить из растра в вектор. Обычно мы имеем дело в растровыми изображениям: снимаем на цифровой фотоаппарат, сканирум рисунок или просто сохраняем картинку с сайта Интернета, все это - набор пикселов, то есть некая матрица точек, из которых составляется рисунок. А принципиальное отличие вектора - это то, что рисунок состоит не из точек, а из объектов - фигур, которые задаются математическими формулами. Отсюда разница, при увеличении растровой картинки рано или поздно рисунок будет распадаться на квадратики-пикселы. Вектор можно увеличивать сколь угодно, формула останется формулой, то есть граница в рисунках останется такой же четкой. Для того, чтобы перевести фотографию или рисунок в вектор, нужно создать в векторе объекты, которые соответствуют группам пикселов растрового изображения.
Ввод данных - процедура кодирования данных в компьютерно-читаемую форму и их запись в базу данных GIS.
Ввод данных включает три главных шага:
Последние два этапа называются также предобработкой данных.
Классификация - автоматическое разбиение изображений по заданному признаку или совокупности признаков на однородные содержательно интерпретируемые области, т.е. выделение объектов или классов объектов по их яркостным и/или геометрическим свойствам и их последующая обработка или интерпретация различными методами.
1. Ввод с помощью клавиатуры
2. Координатная геометрия
Координатная геометрия - математические и программные средства, используемые для автоматизации обработки данных геодезических съемок.
3. Цифрование.
Цифрование - преобразование аналоговых графических и картографических документов (оригиналов) в форму цифровых записей, соответствующих векторным представлениям пространственных объектов. По методу цифрование различают:
Сканирование
Ручное цифрование
4. Ввод существующих цифровых файлов
В данном случае под цифровыми файлами понимаем наборы данных различных ведомств и организаций
Приобретение и использование существующих цифровых наборов данных является наиболее эффективным способом заполнения ГИС
Основными источниками ошибок растрового изображения являются нели-нейная деформация основы, на которой отпечатан исходный материал (бумага, фотобумага, пластик и т.д.) и погрешности сканирующего устройства. Для фото-материалов к этим источникам можно добавить неперпендикулярность оси фото-камеры фотографируемой земной поверхности (наклон снимка), несоответствие (или неточное соответствие) масштаба снимка масштабу создаваемой карты, а также поправки за рельеф, кривизну Земли, рефракцию воздушных масс, дистор-сию объектива камеры и т.д.
Целью трансформирования растра является устранение этих ошибок. Боль-шинство методов трансформирования растровых изображений (далее растров) предполагают получение набора параметров трансформирования по набору опорных точек. Наиболее часто используемым является получение параметров трансформирования по методу наименьших квадратов. При этом получаемые па-раметры позволяют выполнять трансформирование с определенной ошибкой. В результате изображение равномерно "садится" на опорные точки с точностью до указанного допуска (допустимая погрешность опоры - это наибольшее разрешен-ное расхождение между реальными и вычисленными координатами точки). Сле-довательно, изображение опорной точки на трансформированном растре, отлича-ется от ее истинного положения. Увеличивая число опорных точек и количество измерительных итераций можно снизить величину расхождения. Но даже при зна-чительном увеличении числа опорных точек не удается получить параметры трансформирования позволяющие получить нулевую ошибку. В тоже время, про-должительность процесса трансформирования растрового изображения напря-мую зависит от количества опорных точек.
Карты обладают ограниченными аналитическими средствами по сравнению с ГИС. В отличие от данных для ГИС, форма хранения картографических данных не обеспечивает, например, возможности анализа взаимосвязей между различными феноменами, если они не отображены на карте. Некоторые вопросы могут вызвать затруднения или потребовать много времени для ответа, например, "какова площадь этого озера?", "что показано на определенной тематической карте для данной точки на этой топографической карте?". Перевод карт и других источников пространственной информации в цифровую форму и ГИС-технологий ее анализа открывают новые пути манипулирования географическими знаниями и их отображения (визуализации). Карты для ГИС поставляют разную информацию и в ГИС они используются по-разному. Топографические карты, показывающие контуры объектов на поверхности Земли, чаще всего являются основой для БД ГИС, для привязки и отображения другой дополнительной информации. Тематические карты служат средством изображения географических явлений, поставляя информацию для тематических слоев БД ГИС, служат основой для пространственного анализа взаимосвязей, отраженных на картах. Существенное значение для ГИС имеет использование тематических карт и фотокарт, созданных на основе данных дистанционного зондирования.
Растровый метод использует принципиально другой способ представления географического пространства - разбиение пространства на множество элементов, каждый из которых представляет собой малую, но вполне определенную часть земной поверхности. Такой метод создает растровое изображение. Чаще всего использую квадраты, или ячейки, которые в растровых моделях одинаковы по размеру. Векторная модель представляет объекты дискретными, границы которых в пространстве четко определены, то растровый способ представляет географическое пространство в виде непрерывной поверхности, равномерно поделенной на равные ячейки.
Растры могут содержать информацию трех видов: тематические данные (тип растительности, ориентация или уклон склона и тд); данные дистанционного зондирования (аэрофо- и космосъемка); обычные цветные изображения (сканированные карты или фотографии). Растры используются для представления непрерывной информации: высоты местности, уклонов склонов, растительного покрова, зон распространения загрязняющих веществ и т.д.
Растровое изображение - это обычная двумерная матрица, в ячейках которой находится информация о цвете. Для каждой ячейки существует уникальный адрес, состоящий из номера строки и номера столбца.
В растровых системах есть два способа добавления атрибутивной информации об объектах. Простейшим является присвоение значения атрибута каждой ячейке растра (например, индекс растительности). Но в таком варианте каждая ячейка имеет только одно значение атрибута. Второй подход – связывание каждой ячейки растра с базой данных, так что любое число атрибутов может быть присвоено каждой ячейке растра.
Ячейки растра примыкают друг к другу для покрытия всей области. Поэтому мы можем использовать номера ячеек по вертикали и по горизонтали в качестве координат. Для определения местоположения прямоугольного растра в географическом пространства необходимо знать пару координат x, y хотя бы одного угла. В то же время, ячейки или пикселы результатов дистанционного зондирования сразу создаются в некоторой проекции, и для измерения на растр может быть помещена более точная координатная сетка.
В растрах, представляющих изображения, значения могут указывать цвет или спектральную отражающую способность. В этом случае каждой ячейке приписывается не одно, а несколько значений (мультиканальный растр).
Значения ячеек могут быть как целые, так и с плавающей запятой. Целочисленные значения удобны для представления значений дискретных данных, а значения с плавающей запятой - для представления непрерывных поверхностей.
Векторная модель данных: Основана на векторах (направленных отрезках прямых). При построении векторных моделей объекты создаются путем соединения точек прямыми линиями, дугами окружностей, полилиниями. Площадные объекты - ареалы задаются наборами линий. В векторных моделях термин полигон (многоугольник) является синонимом слова ареал. Базовым примитивом является точка Объекты создаются путем соединения точек прямыми линиями или дугами Площади определяются набором линий Представляет собой объектно-ориентированную систему. Формы векторной модели данных Цельнополигональная структура (структура типа "спагетти") Линейно-узловая структура (топологическая структура) Реляционная структура Нерегулярная триангуляционная сеть (TIN). полная векторная модель данных ГИС отображает пространственные данные как совокупность следующих основных частей: геометрические (метрические) объекты (точки, линии и полигоны); атрибуты - признаки, связанные с объектами; связи между объектами.Векторная модель показывает геометрию картографических объектов. Чтобы придать свойства объектам, последние связывают с атрибутивными данными, хранящиеся в отдельном файле или в базе данных.
Картографическая база данных - совокупность взаимосвязанных картографических данных по определенной предметной области, представленная в цифровой форме при соблюдении общих правил описания, хранения и манипулирования данными. Картографическая база данных доступна многим пользователям, не зависит от характера прикладных программ и управляется системой управления базами данных (СУБД). Предназначена для технологически оптимального ввода, хранения, первичной отбраковки, обработке и выдачи в стандартизированном виде графической информации различного назначения.
Топологическая база данных создается в каждой одноранговой группе и хранится на всех узлах таких групп. Топологическая база данных включает в себя два типа информации: состояние топологии сети (состояние узлов и состояние каналов), информация о достижимости адресов (адреса и адресные префиксы), т.е. информация о адресах и группах адресов, с которыми может быть установлены логические соединения. Топологическая база данных состоит из элементов топологической базы данных, которые порождаются каждым узлом сети. Кроме того, информацию топологической базы данных можно разделить на атрибуты и метрики. Атрибуты рассматриваются индивидуально при принятии решений. С другой стороны метрика - это параметр, который имеет свойство накапливаться или увеличиваться в течении пути. Определенная информация о состоянии топологии, обычно относящаяся к полосе пропускания, является достаточно динамическим параметром. С другой стороны, другой тип информации о топологическом состоянии, например административный вес, может быть достаточно статической. Поэтому в механизме распределения топологической информации PNNI не делается различий между динамической и статической информацией.
11.Топологическая корректность векторной карты
Топологическая корректность - вещь очень простая. Итак, у нас на карте есть река и ее приток, и теперь они в векторном виде. Очевидно, что приток впадает в реку. Ваши данные будут топологически корректными, если приток будет дотянут до реки, а главная река будет разбита на два линейных объекта в той точке, где впадает приток. Естественно, что точка впадения будет общей для всех трех линейных объектов. Такое соотношение объектов на карте позволит построить линейную топологию и будет точной моделью той ситуации, если в природе приток впадает в реку. В случае, "пересекает" ли приток реку или не доходит до нее, данные будут топологически некорректны. Они будут также топологически некорректны в том случае, если приток "впадает" в точку, находящуюся на линии основной реки, но основная река в этой точке на две части не разбита.