Геоінформаційні системи (ГІС)

ГІС використовують для вирішення наукових та прикладних завдань інфраструктурного проектування, міського та регіонального планування, раціон

Геоінформаційні системи (ГІС) – це автоматизовані системи, функціями яких є збір, зберігання, інтеграція, аналіз та графічна інтерпретація просторово-часових даних, а також пов’язана з ними атрибутивна інформація про представлені в ГІС об’єкти.

ГІС з’явилися в 1960 рр. при появі технологій обробки інформації в СУБД та візуалізації графічних даних у САПР, автоматизованого виробництва карток, управління мережами.

Призначення ГІС визначається завданнями, що вирішуються в ній (науковими і прикладними), такими як інвентаризація ресурсів, управління і планування, підтримка прийняття рішень.

Етапи створення ГІС:

• передпроектні дослідження, в тч вивчення вимог користувача та функціональні можливості використовуваного ПЗ,
• техніко-економічне обґрунтування (ТЕО)
• оцінка рентабельності,
• системне проектування ГІС, включаючи стадію пілот-проекту, розробку ГІС;
• тестування ГІС на невеликому територіальному фрагменті або тестовій ділянці або створення дослідного зразка,
• використання ГІС;
• експлуатація та обслуговування ГІС.

Джерела даних для створення ГІС:

• базовий шар – картографічні матеріали (топографічні та загальногеографічні карти, карти адміністративно-територіального поділу, кадастрові плани тощо), що використовуються у вигляді геодезичної системи координат та плоских прямокутних координат картографічних проекцій вихідних матеріалів, геодезичних координат та проекцій створюваних базових карток, на основі яких здійснюється побудова цифрових моделей у ГІС і практично реалізуються всі завдання.
• дані дистанційного зондування (ДДЗ): у тч, одержувані з космічних апаратів і супутників матеріали, Зображення одержують і передають Землю з носіїв знімальної апаратури, розміщених різних орбітах. Отримані знімки відрізняються різним рівнем оглядовості та детальності відображення об’єктів природного середовища в декількох діапазонах спектру (видимий та ближній інфрачервоний, тепловий інфрачервоний та радіодіапазон), що дозволяє вирішувати широкий спектр екологічних завдань. До методів дистанційного зондування відносяться також аеро- та наземні зйомки та інші неконтактні методи, наприклад гідроакустичні зйомки рельєфу морського дна. Матеріали таких зйомок забезпечують отримання як кількісної, так і якісної інформації про різні об’єкти природного середовища;
• результати геодезичних вимірів на місцевості, що виконуються нівелірами, теодолітами, електронними тахеометрами, GPS приймачами та ін;
• дані державних статистичних служб по різних галузях народного господарства, а також дані стаціонарних вимірювальних постів спостережень (гідрологічні та метеорологічні дані, відомості про забруднення навколишнього середовища тощо).
• літературні дані (довідкові видання, книги, монографії та статті, що містять різноманітні відомості щодо окремих типів географічних об’єктів). У ГІС рідко використовується лише один вид даних, найчастіше це поєднання різноманітних даних на будь-яку територію.

Ефективне використання ГІС для вирішення різноманітних просторово-локалізованих завдань вимагає від користувача достатнього обсягу знань про геодезичні системи координат, картографічні проекції та інші елементи математичної основи карт ГІС, знань про методи отримання за картою різної інформації, математичних та інших методів використання цієї інформації для вирішення просторово -локалізованих завдань ГІС

Наукові, технічні, технологічні та прикладні аспекти проектування, створення та використання ГІС вивчаються геоінформатикою.

Дані, що збираються в геоінформатиці, виділяють у особливий клас даних, званих геоданими.

Геодані – дані про предмети, форми території та інфраструктури на поверхні Землі, причому як суттєвий елемент у них повинні бути просторові відносини.

Геодані описують об’єкти через їхнє становище у просторі безпосередньо (наприклад, координатами) чи опосередковано (наприклад, зв’язками).

Загалом слід виділити такі технології збору даних у геоінформатиці:

• повітряна зйомка, що включає аерозйомку, зйомку з мініносіїв;
• глобальна система позиціонування (GPS);
• космічна зйомка, яка є одним із найважливіших джерел даних для ГІС при проведенні природоресурсних досліджень, екологічного моніторингу, оцінки сільськогосподарських та лісових угідь тощо;
• карти чи картографічна інформація, що є основою побудови цифрових моделей ГІС;
• дані, що надходять через всесвітню мережу Internet;
• наземна фотограмметрична зйомка є джерелом інформації для ГІС при аналізі міських ситуацій, екологічного моніторингу за деформацією та опадами;
• цифрова фотограмметрична зйомка заснована на використанні цифрових фотограмметричних камер, які дозволяють виводити інформацію у цифровому вигляді безпосередньо на комп’ютер;
• відеозйомка як джерело даних для ГІС використовується в основному для цілей моніторингу;
• документи, включаючи архівні таблиці та каталоги координат, є основним джерелом даних для введення в ГІС так званої предметної або тематичної інформації, до якої належать економічні, статистичні, соціологічні та інші види даних;
• геодезичні методи (автоматизовані та не автоматизовані) використовуються для уточнення координатних даних,
• джерелом даних для ГІС є також результати обробки інших ГІС;
• фотографії, малюнки, креслення, схеми, відеозображення та звуки;
• статистичні таблиці та текстові описи, технічні дані;
• поштові адреси, телефонні книги та довідники;
• геодезичні, екологічні та будь-які інші відомості.

ГІС використовують для вирішення наукових та прикладних завдань інфраструктурного проектування, міського та регіонального планування, раціонального використання природних ресурсів, моніторингу екологічних ситуацій, вживання оперативних заходів в умовах НС тощо.

ГІС класифікуються за такими ознаками:

1. За функціональними можливостями:

• повнофункціональні ГІС загального призначення;
• спеціалізовані ГІС, орієнтовані рішення конкретної завдання у будь-якій предметної області;
• інформаційно-довідкові системи для домашнього та інформаційно-довідкового користування. Функціональні можливості ДВС визначаються також архітектурним принципом їх побудови:
• закриті системи немає можливостей розширення, вони здатні виконувати лише той набір функцій, який однозначно визначено на даний момент покупки; – відкриті системи відрізняються легкістю пристосування, можливостями розширення, оскільки може бути добудовані самим користувачем з допомогою спеціального апарату (вбудованих мов програмування).

2.По просторовому (територіальному) охоплення ГІС поділяються на глобальні (планетарні), загальнонаціональні, регіональні, локальні (зокрема муніципальні).

3.По проблемно-тематичній орієнтації – загальногеографічні, екологічні та природокористувальні, галузеві (водних ресурсів, лісокористування, геологічні, туризму тощо).

4.За способом організації географічних даних – векторні, растрові, векторно-розстроєві ГІС.

Структура ГІС включає комплекс технічних засобів (КТС) та програмне забезпечення (ПЗ), інформаційне забезпечення (ІВ).

КТС – це комплекс апаратних засобів, у тч, робоча станція (персональний комп’ютер), пристрої введення-виведення інформації, пристрої обробки та зберігання даних, засоби телекомунікації.

Робоча станція використовується для управління роботою ГІС та виконання процесів обробки даних, заснованих на обчислювальних та логічних операціях.

Введення даних реалізується за допомогою різних технічних засобів та методів: безпосередньо з клавіатури, за допомогою дигітайзера або сканера через зовнішні комп’ютерні системи. Просторові дані можуть бути отримані з електронних геодезичних приладів, за допомогою дигітайзера або сканера або з використанням фотограмметричних приладів.

Пристрої для обробки та зберігання даних інтегровані в системному блоці комп’ютера, що включає центральний процесор, оперативну пам’ять, запам’ятовуючі пристрої (жорсткі диски, переносні магнітні та оптичні носії інформації, карти пам’яті, флеш-накопичувачі та ін.). Пристрої виведення даних – монітор, графобудівник, плоттер, принтер, за допомогою яких забезпечується наочне представлення результатів обробки просторово-часових даних.

ПЗ – забезпечує реалізацію функціональних можливостей ГІС. Воно підрозділяється на базове та прикладне ПЗ.

Базове ПЗ включає операційні системи (ОС), програмні середовища, мережне програмне забезпечення, системи управління базами даних, та модулі управління засобами введення та виведення даних, систему візуалізації даних та модулі для виконання просторового аналізу.

Прикладне ПЗ -програмні засоби, призначені для вирішення спеціалізованих завдань у конкретній предметній області. Вони реалізуються у вигляді окремих модулів (додатків) та утиліт (допоміжних засобів).

ІО – сукупність масивів інформації, систем кодування та класифікації інформації.

Особливість зберігання просторових даних у ГІС – їх поділ на шари.

Багатошарова організація електронної карти, за наявності гнучкого механізму управління шарами, дозволяє об’єднати та відобразити набагато більше інформації, ніж на звичайній карті.

Інформація, представлена ​​у вигляді окремих шарів, та їх спільний аналіз у різних комбінаціях дозволяє отримувати додаткову інформацію у вигляді похідних шарів з їх картографічним відображенням (у вигляді ізолінійних карток, суміщених карток різних показників тощо).

ГІС-технологія поєднує розрізнені дані в єдиний вид, що спрощує прийняття управлінських рішень інформаційного забезпечення на різних рівнях планування та отримувати, аналізувати та приймати рішення у науці, управлінні господарюванні.

Ринок ГІС, що відрізняються за функціональними можливостями, вимогами до КТС, ПЗ та ІВ, досить розвинений.