WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 18 |

Программа дисциплины “Геоинформационные системы” Модуль 1. Основы геоинформационных технологий (9 ч.) 1.1. Введение в геоинформационные технологии 1.2. Основополагающие понятия и термины 1.3. Эволюция ГИС 1.4. Сферы применения ГИС 1.5. Базовые компоненты ГИС 1.6. Географические и атрибутивные данные 1.7. ГИС и цифровая картография 1.8. Аппаратная платформа ГИС 1.9. Типология ГИС Модуль 2. Решение аналитических задач в ГИС (9 ч.) 2.1. Модели данных в ГИС 2.2. Организация и обработка информации в ГИС 2.3. Модели организации пространственных данных 2.4. Принципы организации информации в ГИС 2.5. Ввод информации в ГИС 2.6. Ввод данных в ГИС с растровой моделью данных 2.7. Ошибки оцифровки карт 2.8. Анализ информации в ГИС 2.8.1. Буферизация 2.8.2. Оверлейные операции 2.8.3. Переклассификация 2.8.4. Картометрические функции 2.8.5. Районирование 2.8.6. Сетевой анализ 2.8.7. Другие аналитические операции 2.9. Подготовка отчетов, карт, схем 2.10. Моделирование пространственных задач Модуль 3. Дистанционное зондирование и системы спутникового позиционирования (9 ч.) 3.1. Понятие дистанционного зондирования 3.2. Оптические методы дистанционного зондирования 3.3. Радиотехнические методы ДЗ 3.4. Прием информации со спутников 3.5. Спутники для дистанционного зондирования 3.6. Анализ спутниковых изображений 3.7. Связь информации ДЗ с реальным миром 3.8. Глобальная система позиционирования 3.9. Обзор GPS-приемников Модуль 4. Проектирование и обзор современных ГИС (9 ч.) 4.1. Этапы разработки ГИС 4.2. Особенности проектирования ГИС 4.3. Программные средства разработки ГИС 4.4. Инструментальная ГИС ARC/INFO 7.2.1.

4.5. Программный пакет ARCVIEW GIS 3.4.6. AutoCAD Map 4.7. Autodesk MAP R4.8. Программный продукт Autodesk MapGuide R4.9. AutoCAD Land Development 4.10. Программные модули комплекса CREDO 4.11. Программные продукты MapInfo 4.12. Программные продукты GTX 4.13. Другие ГИС-программы Аннотация Настоящий электронный учебник посвящен геоинформационным системам и технологиям – бурно развивающемуся направлению современных информационных технологий. Главная цель учебника – изложить основные понятия геоинформатики, рассказать о принципах функционирования геоинформационных систем и показать конкретные примеры их использования. Учебник состоит из четырех модулей и включает общую характеристику геоинформационных систем, примеры практического применения ГИС, решение аналитических задач с помощью ГИС-технологий, обзор наиболее популярных ГИС. Материал учебника подобран и сформирован таким образом, чтобы помочь студентам, руководителям и специалистам различных организаций в выборе прикладной ГИС и в постановке задач, которые можно решать, применяя Геоинформационные технологии.

Учебник “Геоинформационные системы” составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и призван помочь студентам в изучении геоинформационных технологий, освоении принципов функционирования современных ГИС и приобретении навыков решения пространственных аналитических задач.

Введение Во все времена знания о пространственной ориентации физических объектов или, попросту говоря, об их географическом положении, были очень важны для людей. К примеру, первобытные охотники всегда знали местонахождение своей добычи, а жизнь или смерть исследователейпервопроходцев напрямую зависела от их знаний географии. Также и современное общество живет, работает и сотрудничает, опираясь на информацию о том, кто и где находится. Прикладная география в виде карт и информации о пространстве помогала совершать открытия, способствовала торговле, повышала безопасность жизнедеятельности человечества в течение как минимум прошлых 3000 лет, а карты являются одними из наиболее красивейших документов, рассказывающих об истории нашей цивилизации (рис.1.1).

Рис.1.1. Карта Новой Англии, составленная в 1685 году Николасом Висчером.

Наиболее часто наши знания из области географии применяются к решению повседневных задач, таких как, поиск нужной улицы в незнакомом городе или вычисление кратчайшего пешего пути до места своей работы. Пространственная информация помогает нам эффективно производить сельскохозяйственную продукцию и промышленные товары, добывать тепло и электроэнергию, устраивать развлечения, которыми мы наслаждаемся.

Последние тридцать лет прошлого столетия человечество интенсивно развивало инструментальные средства, названные географическими информационными системами (ГИС), призванные помочь в расширении и углублении географических знаний. ГИС помогают нам в накоплении и использовании пространственных данных. Некоторые компоненты ГИС исключительно технологические; они включают в себя современные хранилища пространственных данных, передовые телекоммуникационные сети и усовершенствованную вычислительную технику. Хотя есть и другие методы ГИС, которые очень просты. Например, использование простого карандаша и листа бумаги для верификации карт.

Как и многие аспекты нашей жизни в последние пятьдесят лет, процесс накопления и использования пространственных данных был сильно трансформирован интенсивным развитием микроэлектроники. Программное обеспечение и аппаратная платформа ГИС – это главный технологический ре зультат, так как получение и обработка пространственных данных значительно ускорились за прошлые три десятилетия и продолжает неустанно развиваться.

Ключевые слова ко всем понятиям ГИС – “что” и “где”. ГИС и пространственные исследования имеют прямое отношение к абсолютной и относительной локализации особенностей рельефа местности, также как к свойствам и признакам этих особенностей. Обычно регистрируется не только локализация важных географических объектов, например, рек и течений, но также их размер, скорость течения, качество воды или вид рыбы, найденной в них. Действительно, эти признаки часто зависят от пространственного расположения “важных” рельефных особенностей. ГИС помогает анализировать и отображать эти пространственные зависимости.

Модуль Основы геоинформационных технологий 1.1. Введение в геоинформационные технологии Геоинформационные технологии существуют уже около 50 лет. Много ли это или мало для подобного высокотехнологического направления Почему геоинформатика и геоинформационные технологии представляют собой одно из наиболее бурно развивающихся направлений среди информационных технологий И вообще, что это – наука, технология, метод, компьютерная программа Человек, абсолютно незнакомый с географическими информационными системами, может задать вопрос: “а зачем мне нужно знать, что такое геоинформатика” Действительно, в жизни большинства из нас далеко не каждый день возникает необходимость обращаться к географическим атласам или картам. Но если разобраться, то геоинформационные технологии представляют из себя несколько больше, чем просто карту, помещенную в компьютер. В то же время, понятие “географическая информационная система (геоинформационная система, ГИС)” неразрывно связано с обычной печатной картой. По сути любая географическая карта есть модель земной поверхности и является объектом анализа её пользователей. Специалисту хватит беглого взгляда на географическое расположение каких-либо явлений или объектов на карте для оценки закономерностей их возникновения и связи с другими параметрами, рис.1.2.

Простейший пример – это определение расстояния от одного пункта на карте до другого, рис.1.3. Более сложной задачей является определение площадей объектов неправильной формы. В самых сложных задачах устанавливают зависимости между различными тематическими данными карт, например, зависимость популяции снежного барса от рельефа местности или состава почв от геологии коренных пород. Список примеров можно увеличивать. Человек в научной, производственной и управленческой деятельности постоянно сталкивается с необходимостью обработки больших массивов информации, которые связанны с пространственным местоположением разных объектов, описывающих трансформацию их свойств и характеристик в зависимости от времени. В итоге получают визуальное отображение, а весь процесс визуализации – есть процесс создания карты.

Рис.1.2. На фотографическом изображении видны вырубленные участки лесного массива. ГИС позволяет анализировать пространственно локализованные природные объекты и эффективно управлять вырубкой леса.

Дистанция l=4578,56 м Рис.1.3. Картографическое изображение одной из частей г. Уссурийска. Красная кривая построена в ГИС для определения расстояния между объектами.

Площадь S=1081,44 кмРис.1.4. Определение территориальной площади (желтый многоугольник) в ГИС.

Геоинформационные системы, функции которых включают в себя анализ информации и визуализацию в виде карт и схем, возникли на стыке технологий обработки информации, использовавшихся в системах управления базами данных, и визуализации графических данных в системах автоматизированного проектирования и машинной графики (САПР), автоматизированного производства карт, системах управления сетями. Необходимость использования компьютерных мощностей для обработки географической информации была осознана в 60–70-е гг. ХХ в. Тогда реализация идеи требовала огромных программно-аппаратных ресурсов и была под силу лишь очень крупным заказчикам, таким, как, например, государственное ведомство в лице министерства обороны (об этом мы будем говорить в модуле 3). Ситуация коренным образом поменялась с середины 90-х гг., так как в это время на рынке появляются мощные, относительно дешевые ПК, дешевеет и становится более понятным программное обеспечение, пользователи становятся более подготовленными. Эти факторы послужили отправной точкой для интенсивного распространения геоинформационных технологий.

Большинство задач для ГИС можно решить просто, без компьютерного анализа или моделирования. Однако печатать текст можно и на печатной машинке, а мы сейчас предпочитаем использовать компьютер. Это очень удобно, быстро, эффективно. Обычно человек подходит к ГИС незаметно для себя. Все начинается с использования распространенных графических редакторов, таких как Photoshop, CorelDraw, Illustrator. В процессе работы становится ясно, что на нашу схему или тематический слой нужно разместить дополнительные данные из других источников (как нанести изображение на контурную карту). Для таких операций требуется единое координатное пространство. Это является первым шагом к использованию определенных систем координат и картографических проекций (подробнее в модуле 3). На следующем этапе возникает необходимость составлять и делать запросы по атрибутивной информации. Простейшие запросы можно делать в графических редакторах, например, найти все полиномы площадью больше чем 50 км2. Но часто существует потребность в более сложных запросах, таких, как отметить все офисные многоэтажные здания, построенные из бетонных блоков, или найти нужную улицу на карте. Как только вы начали формировать подобного рода задачи, вы становитесь потенциальным пользователем ГИС.

С одной стороны, применение ГИС для обработки и анализа пространственной информации в различных областях жизнедеятельности способствует возникновению междисциплинарных понятий и методов. С другой стороны, развитие самой геоинформатики приводит к организации внутренних (собственных) требований к объектам изучения, что приводит к определенным ограничениям методов, используемых в конкретных дисциплинах (строительстве, геологии, биологии и т.д.). Такая ситуация создает атмосферу живого общения людей, которые занимаются различной деятельностью (иногда очень разной), но объединенных геоинформационным подходом к работе или исследованиям.

1.2. Основополагающие понятия и термины Геоинформационные технологии – бурно развивающееся направление современных информационных технологий. По этой причине пока нельзя говорить о существовании общепринятой терминологии в этой отрасли знаний. Достаточно привести многочисленные определения ГИС, предложенные разными авторами, чтобы понять, насколько еще молода эта сфера деятельности.

Итак:

ГИС – это “внутренне позиционированная автоматизированная пространственная информационная система, создаваемая для управления данными, их картографического отображения и анализа”. (Berry J.) Хочу отметить, что данное определение не совсем полное, поскольку не учитывает человека, как элемент информационной системы. Человек в любой информационной системе занимает важное место – это и наблюдатель, и эксперт, и аналитик. Очень часто исследователи в области геоинформатики для акцентирования роли человека в ГИС используют словосочетание “человеко-машинный комплекс”.

ГИС – это “аппаратно-программный человеко-машинный комплекс, обеспечивающий сбор, обработку, отображение и распространение пространственно-координированных данных, интеграцию данных и знаний о территории для их эффективного использования при решении научных и прикладных географических задач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозированием и управлением окружающей средой и территориальной организацией общества". (Кошкарев А.В.) ГИС – это “система, состоящая из людей, а также технических и организационных средств, которые осуществляют сбор, передачу, ввод и обработку данных с целью выработки информации, удобной для дальнейшего использования в географическом исследовании и для ее практического применения”. (Konecny M.) ГИС – это “комплекс аппаратно-программных средств и деятельности человека по хранению, манипулированию и отображению географических (пространственно соотнесенных) данных”. (Abler R.) ГИС – это “динамически организованное множество данных (динамическая база данных или банк данных), соединенное с множеством моделей, реализованных на ЭВМ для расчетных, графических и картографических преобразований этих данных в пространственную информацию в целях удовлетворения специфических потребностей определенных пользователей в пределах структуры точно определенных концепций и технологий”. (Degani A.) ГИС – это: "система, включающая базу данных, аппаратуру, специализированное матобеспечение и пакеты программ, предназначенных для расширения базы данных, для манипулирования данными, их визуализации в виде карт или таблиц и, в конечном итоге, для принятия решений о том или ином варианте хозяйственной деятельности". (Lillesand T.) ГИС – это: "реализованное с помощью автоматических средств (ЭВМ) хранилище системы знаний о территориальном аспекте взаимодействия природы и общества, а также программного обеспечения, моделирующего функции поиска, ввода, моделирования и др." (Трофимов А.М., Панасюк М.В.) Автору настоящего учебника наиболее симпатично простое, и в тоже время полное определение американского ученого D.P. Lusch:

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 18 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.