Геоинформационные системы – ГИС

Возможности ГИС

ГИС включают в себя возможности СУБД, редакторов растровой и векторной графики и аналитических средств и применяются в картографии, геологии, метеорологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике, обороне. Создание геоинформационной системы позволяет решать широкий спектр задач — будь то анализ таких глобальных проблем как перенаселение, загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи.

ГИС-система позволяет:

• определить какие объекты располагаются на заданной территории;
• определить местоположение объекта (пространственный анализ);
• дать анализ плотности распределения по территории како-то явления(например плотность расселения);
• определить временные изменения на определенной площади);
• смоделировать, что произойдет при внесении изменений в расположение объектов (например, если добавить новую дорогу).

Что такое географо-информационная система?

Согласно общепринятому определению, географической информационной системой (geographic(al) information system, GIS) называют информационную систему, обеспечивающую сбор, хранение, обработку, доступ, отображение И распространение пространственно-координированных данных. Географическая информационная система (ГИС) содержит данные о пространственных объектах в форме их цифровых представлений (векторных, растровых и иных), включает соответствующий набор функциональных возможностей ГИС, в которых реализуются операции геоинформационных технологий, поддерживается программным, аппаратным, информационным, нормативно-правовым, кадровым и организационным обеспечением.

Следует обратить внимание на то, что основным в данном определении является источник информации, которым оперирует ГИС — пространственно-ориентированные данные, т.е. данные с известным местом расположения в пространстве.

Это месторасположение может выражаться в географических координатах (используется при работе с картографической основой) или в условных координатах XY, например, при работе с топографическими планами или планами раскопов, могильников и т.д. Таким образом, в археологии может использоваться широкий набор данных, поскольку практически любой вид археологического источника имеет пространственную привязку. Исходя из этого с помощью ГИС можно изучать любые археологические объекты, начиная с самого общего уровня (археологическая культура, группы памятников, отдельные памятники — поселения, могильники, святилища, курганные группы и т.д.) до наиболее детального (распределение находок в культурном слое памятника, особенности размещения инвентаря в погребении или предметов в жилище и т.д.). Сам предмет изучения археологической науки является предпосылкой широкого применения геоинформационных технологий в археологии, что уже отмечалось специалистами в области геоинформатики .

F.A.Q. ГИС – геоинформационная система

Что такое ГИС?

ГИС является аббревиатурой от «Географическая информационная система». ГИС-система использует компьютеры и программное обеспечение для сбора, управления и анализа данных на основе географии, а также визуализирует данные на карте. Программное обеспечение для картографирования ГИС использует пространственные данные для создания карт и трехмерных моделей из слоев визуальной информации, выявляя закономерности и взаимосвязи в данных ГИС. Многие отрасли и правительства используют ГИС для лучшей передачи сложной информации и решения проблем, связанных с географическим местоположением.

Как работает ГИС?

ГИС-системы обычно состоят из следующих элементов:

• Карты – Карты общего доступа, содержащие слои географических данных.
• Данные – электронные таблицы, таблицы и изображения с географическим компонентом, который связывает данные с определенным местоположением.
• Анализ – Пространственный анализ улучшает процесс принятия решений, предоставляя информацию, которая дает пользователям больше уверенности при интерпретации и прогнозировании ситуаций.
• Приложения – ГИС больше не привязана к рабочему столу. Мобильные приложения позволяют использовать данные ГИС в любом месте и в любое время.

Хотя каждое приложение отличается, географические информационные системы во многом похожи по своей работе. Все инструменты ГИС анализируют и визуализируют пространственные данные, которые включают информацию о местоположении, такую ​​как адрес, широта или долгота.

Геоинформационные системы обычно выполняют эти задачи в три этапа:

• Визуализация данных – географические данные отображаются в программном обеспечении ГИС.
• Объединение данных – слои данных объединяются для формирования карт.
• Данные запроса – географические запросы выполняют поиск значений в многоуровневых данных.

Какова цель географических информационных систем?

Геоинформационные системы, или ГИС, накладывают данные на карту. Связывая данные с географией, ГИС-программирование помогает людям понять, как данные связаны с конкретным местоположением. Географическая визуализация данных может помочь людям определить шаблоны, которые было бы трудно или невозможно обнаружить в огромной электронной таблице.

ГИС-карты используются различными способами: от отслеживания изменений климата до анализа преступности. Многие компании используют географические информационные системы, а ГИС-технологии интегрированы практически в каждую отрасль и государственную организацию. Экологи были одними из первых, кто использовал ГИС для отслеживания таяния ледников и обезлесения. Сельскохозяйственная отрасль опирается на ГИС для составления карты типов культур и почв.

Предприятия используют ГИС для выбора магазинов, управления своей цепочкой поставок и профилирования своих клиентов. ГИС-приложения помогают компаниям по недвижимости и планировщикам земли сравнивать местоположения и участки. Журналисты используют ГИС для иллюстрации концепций своей аудитории. Данные ГИС также могут эффективно нацеливать рекламные кампании.

Военные в значительной степени полагаются на ГИС для управления логистикой, информацией о местоположении и спутниковыми данными.

Местные полицейские силы используют ГИС для прогнозирования полицейской деятельности и следственного анализа. ГИС также произвела революцию в сфере общественного здравоохранения и безопасности, визуализировав распространение болезней. По тем же причинам ГИС стала жизненно важным инструментом реагирования на бедствия.

Сегодня ГИС продолжает расширяться в различных областях, включая археологию, образование и транспорт.

Каковы преимущества ГИС (географических информационных систем)?

ГИС приносит пользу предприятиям и правительствам, давая им возможность задавать сложные вопросы о данных на основе местоположения.

ГИС использует пространственный анализ, чтобы предоставить визуальные подсказки, которые помогают людям находить более глубокое понимание, чем с бумажной картой или традиционной электронной таблицей.

Это важно при решении таких важных проблем, как изменение климата, динамика населения и стихийные бедствия.

Что такое ГИС ЖКХ, и для чего она нужна

По миру уверенно шагает цифровизация, в электронный формат переносится все больше сфер человеческой жизни, в том числе государственной и общественной. Уже сейчас большинство государственных услуг гражданин вправе получить удаленно, не выходя из дома с помощью портала Госуслуг. Логичным представляется создание профильной информационной системы, посвященной такой обширной сфере человеческой деятельности, как ЖКХ. Ею стала ГИС ЖКХ.

ГИС ЖКХ — это государственная информационная система жилищно-коммунального хозяйства, созданная под эгидой Минкомсвязи России и Минстроя России. Портал служит инструментом быстрой и эффективной связи между гражданами, поставщиками коммунальных услуг и контролирующими органами.

В частности, с помощью портала граждане вправе:

• узнавать состояние собственных коммунальных счетов и тут же их оплачивать;
• передавать показания счетчиков;
• узнавать о планируемых мероприятиях — например, отключениях воды, начале и окончании отопительного сезона, ремонтах;
• проверять начисленные платежи и сверять их с действующими тарифами;
• подавать жалобы на некачественные услуги.

Для поставщиков коммунальных услуг такой портал — это удобный способ донесения важной информации до жильцов и получения от них обратной связи. Контролирующие органы с помощью системы оперативно получают информацию о жалобах и имеют возможность своевременно предпринимать меры по ним.

В настоящее время оператор ГИС ЖКХ — это АО «Почта России», но обсуждается передача ресурса под руководство другого лица — АО «Оператор информационной системы».

Геоданные

ГИС работает с географическими данными (они же “геоданные”, “пространственные данные” или “геопространственные данные”).

Сами ГИС появились как гибрид баз данных (БД) и инженерной графики (САПР), поэтому объекты, с которыми имеем дело в ГИС также объединяют в себе две сущности: геометрию и атрибутивную информацию (атрибутику). Так, объект “дорога” в понимании ГИС это:

• геометрический примитив: совокупность поворотных точек каждая из которых имеет координаты и соединенных друг с другом в определенном порядке
• атрибутивное описание: совокупность пар ключ=значение.

Эта особенность ГИС поначалу обособила ГИС от параллельно развивавшихся каждая в своём “русле” баз данных и САПР. Сейчас границы технологий существенно размылись. У нас есть базы данных способные хранить геоданные (например PostgreSQL/PostGIS) и САПР имеющие представление о том, где в географическом пространстве находятся объекты, с которыми мы в них работаем (например AutoCAD Map).

Как создаются геоданные

Геоданные от обычных данных отличаются наличием координат определяющих их географическую привязку. Для того, чтобы создать геоданные нам необходимо выполнить процесс географической привязки.

Важно при этом понимать, что является при этом источником координат..

Мы можем получить координаты:

• Из системы геопозицинирования – такой как GPS или ГЛОНАСС;
• Из других, уже привязанных, карт;

Классификация

По территориальному охвату геоинформационные системы подразделяют на глобальные (англ. global), субконтинентальные, национальные, зачастую имеющие статус государственных, региональные (regional), субрегиональные, локальные, или местные (local). В некоторых случаях такие территориальные ГИС могут быть размещены в открытом доступе в сети Интернет и называются геопорталами.

По предметной области информационного моделирования выделяются городские (муниципальные) (urban GIS), недропользовательские, горно-геологические информационные системы (ГГИС), природоохранные (environmental) и т. п.; среди них особое наименование, как особо широко распространённые, получили земельные информационные системы.

Также геоинформационные системы могут быть классифицированы по проблемной ориентации — решаемым научным и прикладным задачам. Таковыми задачами могут быть инвентаризация ресурсов (в том числе кадастр), анализ, оценка, мониторинг, управление и планирование, поддержка принятия решений, геомаркетинг. Кроме того, интегрированные геоинформационные системы совмещают функциональные возможности и систем цифровой обработки изображений (данных дистанционного зондирования) в единой интегрированной среде.

Различают также:

• полимасштабные, или масштабно-независимые геоинформационные системы (multiscale), основанные на множественных, или полимасштабных представлениях пространственных объектов, обеспечивая графическое или картографическое воспроизведение данных на любом из избранных уровней масштабного ряда на основе единственного набора данных с наибольшим пространственным разрешением;
• пространственно-временные геоинформационные системы (spatio-temporal), оперирующие пространственно-временными данными.

Слои

Данные в ГИС обычно разделяются на слои. Слои могут быть виртуальными и представлять собой просто выборки из общей базы данных, так и физически разделенными в разные базы данных.

Разделение на слои позволяет легче управлять данными, улучшает “читаемость”, но, пожалуй самое важное, разделение делает удобной визуализацию данных, позволяя временно отключать ненужные данные и включать нужные.

Данные могут делиться на слои по двум признакам:

• по типу геометрии – многие форматы геоданных просто не позволят вам хранить вместе точки и полигоны, заставляя вас создавать и работать с ними в разных слоях.
• семантически – по типу объектов. Понятно, что реки не стоит хранить в одном слое с дорогами, а границы субъектов федерации в одном слое со зданиями. А вот делить ли по разным слоям реки разных типов или границы административно-территориального деления по границам разного уровня – вопрос сложный и зависит от задачи.

Деление данных на слои может создать некоторые сложности:

• необходимо следить за порядком слоёв при визуализации. Полигональные слои могут “закрыть” точечные или линейные, лежащие под ними.
• объектам в разных слоях сложнее обеспечить необходимые пространственные отношения друг с другом.
• легко попасть ситуацию дублирования одних и тех же объектов.

Отраслевое использование ГИС

Возможности геоинформационных систем могут быть задействованы в самых различных областях деятельности. Вот лишь некоторые примеры использования ГИС:

• административно-территориальное управление
• городское планирование и проектирование объектов;
• ведение кадастров инженерных коммуникаций, земельного, градостроительного, зеленых насаждений;
• прогноз чрезвычайных ситуаций техногенно-экологического характера;
• управление транспортными потоками и маршрутами городского транспорта;
• построение сетей экологического мониторинга;
• инженерно-геологическое районирование города.
• телекоммуникации
• транковая и сотовая связь, традиционные сети;
• стратегическое планирование телекоммуникационных сетей;
• выбор оптимального расположения антенн, ретрансляторов и др.;
• определение маршрутов прокладки кабеля;
• мониторинг состояния сетей;
• оперативное диспетчерское управление.
• инженерные коммуникации
• оценка потребностей в сетях водоснабжения и канализации;
• моделирование последствий стихийных бедствий для систем инженерных коммуникаций;
• проектирование инженерных сетей;
• мониторинг состояния инженерных сетей и предотвращение аварийных ситуаций.
• транспорт
• автомобильный, железнодорожный, водный, трубопроводный, авиатранспорт;
• управление транспортной инфраструктурой и ее развитием;
• управление парком подвижных средств и логистика;
• управление движением, оптимизация маршрутов и анализ грузопотоков.
• нефтегазовый комплекс
• геологоразведка и полевые изыскательные работы;
• мониторинг технологических режимов работы нефте- и газопроводов;
• проектирование магистральных трубопроводов;
• моделирование и анализ последствий аварийных ситуаций.
• силовые ведомства
• службы быстрого реагирования, вооруженные силы, милиция, пожарные службы;
• планирование спасательных операций и охранных мероприятий;
• моделирование чрезвычайных ситуаций;
• стратегическое и тактическое планирование военных операций;
• навигация служб быстрого реагирования и других силовых ведомств.
• экология
• оценка и мониторинг состояния природной среды;
• моделирование экологических катастроф и анализ их последствий;
• планирование природоохранных мероприятий.
• лесное хозяйство
• стратегическое управление лесным хозяйством;
• управление лесозаготовками, планирование подходов к лесу и проектирование дорог;
• ведение лесных кадастров.
• сельское хозяйство
• планирование обработки сельскохозяйственных угодий;
• учет землевладельцев и пахотных земель;
• оптимизация транспортировки сельскохозяйственных продуктов и минеральных удобрений.

Области применения ГИС

Геоинформационные системы часто используются:

• В градостроительстве и землеустройстве для оптимизации инфраструктуры, планирования комплексного развития территории, расчета требуемого числа ресурсов, разработки кадастров, разметки границ участков.
• Для охраны окружающей среды, чтобы планировать расходование природных ресурсов, изучать изменения климата, моделировать возможные экологические катастрофы и вести разработку мер по их предотвращению.
• В сельском и лесном хозяйстве для учета земель, планирования севооборота, разработки плана вырубки, повышения эффективности лесопользования.
• Для военных нужд, чтобы оценивать ситуацию и проводить тактические операции, создавать пространственную привязку карт и аэрокосмических снимков.
• Для нужд геологии и горнодобывающей промышленности, чтобы вести мониторинг сырьевых ресурсов, планировать геологоразведку и разработку полезных ископаемых.
• В бизнесе для расчета демографических характеристик покупателей, выявления потребностей в конкретных товарах и услугах, разработки оптимальных логистических маршрутов.