Domov Zajímavý Prezentace geografického informačního systému. Geografický informační systém (GIS). Geografické a atributové údaje

Prezentace geografického informačního systému. Geografický informační systém (GIS). Geografické a atributové údaje

MAPOVÁNÍ

Načítání prostorových dat

Přednáška č. 1:

„Podstata a základní pojmy geoinformatiky“

1. Lisitsky D.V. Základní principy digitálního mapování terénu. M. Nedra, 1988.

2. Kapralov E.G., Koshkarev A.V. a další Základy geoinformatiky: ve 2 knihách. Učebnice pro studenty. vysoké školy; Ed. Tikunova V.S.-M.; Ediční středisko "Akademie", 2004. - 352 a 480 stran.

3. Karpik A.P. Metodické a technologické základy geoinformační podpory území: Monografie. - Novosibirsk: SGGA, 2004.-260. léta.

4. Klasifikátor topografických informací. M.: GUGK SSSR,

5. GOST 28441-90. Digitální kartografie. Termíny a definice. - M.; 1990.

6. GOST R 50828-95. Geoinformační mapování. Prostorová data, digitální a elektronické karty. Obecné požadavky. M.; 1995.

7. Berlyant A.M. Geoinformační mapování. M: 1997

8. Zhalkovsky E.A., Khalugin E.I. a další Digitální kartografie a geoinformatika. Stručný terminologický slovník / Pod generální redakcí E.A., Zhalkovsky. – M., „Cartgeocenter-Geodesizdat“, 1999.- 46 s.

Celá historie lidského vývoje je rozdělena do 3 epoch:

1. Zemědělská éra trvala 6000 let

2. Průmyslová éra trvala 150 let

3. Na přelomu 20. a 21. století vstoupilo lidstvo

informační věk

To znamená, že hlavním faktorem rozvoje lidské civilizace je informační zdroje, A

informace jsou nedílnou součástí všech typů lidské činnosti.

Nejdůležitější složkou informace je geoinformace – prostorově koordinovaná informace o geografickém prostoru, který nás obklopuje.

V úkolech územního řízení se asi 70 % rozhodnutí týká využití geoinformací.

Problematika získávání a využívání geoinformací vychází z

nový pojem – geoinformatika.

Definice geoinformatiky

Geoinformatika vznikla jako prostředek analýzy a výzkumu životní prostředí v geografii a je definován ve třech aspektech:

1. Jako věda

2. Jak informační technologie

3. Jak vyrábět (informační průmysl)

Geoinformatika jako věda:

„Vědná disciplína, která studuje přírodní

A socioekonomické přes geosystémy

počítačové modelování

na základě databází a geografických znalostí“

Geoinformatika jak

informační technologie:

„Technologie pro shromažďování, zpracování, akumulaci, ukládání, transformaci, analýzu a zobrazování prostorově koordinovaných informací“

Geoinformatika jak

Výroba:

„Výrobní činnosti pro získávání a zpracování prostorově koordinovaných informací a přípravu prostorových řešení, jakož i pro tvorbu a provoz geografických informačních systémů a technologií“

Vztah geoinformatiky a příbuzných oborů vědy a výroby

Geodézie kartografie

Geografie Geoinformatika Geoekologie

Počítačová věda dálkového průzkumu Země

Nejdůležitější vlastnosti geoinformatiky:

1. Jednoznačná identifikace objektůprostoru pomocí reference souřadnic

2. Modelování všech objektů

prostor jako body, linie a plochy, abstrahující od jejich podstaty

3. Matematické zpracování

abstraktní objekty - body, linie a plochy

Součásti geoinformatiky

Geoinformační mapování

- vytvoření prostorového informačního zdroje

Zpracování GIS - str zpracování prostorových zdrojů do prostorových řešení

Snímek 1

Snímek 2

Geografické informační systémy jsou nástroje pro zpracování prostorových informací, obvykle explicitně spojené s nějakou částí zemského povrchu a sloužící k její správě.

Snímek 3

GIS má tyto subsystémy: Subsystém sběru dat, který shromažďuje a předzpracovává data z různých zdrojů. Tato x data (například od vrstevnic topografické mapy po výškový model GIS). 2. Subsystém ukládání a vyhledávání dat, který organizuje prostorová data za účelem vzorkování, aktualizace a editace. 3. Subsystém pro manipulaci a analýzu dat, který na základě těchto dat provádí různé úkoly, seskupuje je a odděluje je, nastavuje parametry a omezení a provádí modelovací funkce. 4. Výstupní subsystém, který zobrazuje celou databázi nebo její část v tabulkové, diagramové nebo kartografické formě. Tato definice usnadňuje srovnání moderního počítačového GIS s tradičními papírovými mapami, zejména při zvažování kroků v procesu mapování

Snímek 4

Snímek 5

Struktura GIS 1 Data (prostorová data): polohová (geografická): poloha objektu na zemském povrchu. nepoziční (atributivní): popisný. 2 Hardware(Počítače, sítě, paměťová zařízení, skenery, digitizéry atd.). 3 Software(PODLE). 4 Technologie (metody, postupy atd.).

Snímek 6

Problémy, které GIS řeší. GIS pro obecné účely obvykle provádí pět datových činností (úkolů), mimo jiné: vstup, manipulaci, správu, dotazování a analýzu a vizualizaci.

Podstata a základní pojmy GIS Geografické informační systémy (též GIS) určené pro sběr, ukládání, analýzu a grafickou vizualizaci prostorových dat a souvisejících informací o objektech prezentovaných v GIS. Jinými slovy, GIS je moderní počítačová technologie pro mapování a analýzu objektů reálného světa, probíhajících a předpovídaných událostí a jevů.

Systém GIS umožňuje: určit, které objekty se na daném území nacházejí; určit polohu objektu (prostorová analýza); provést analýzu hustoty rozšíření nějakého fenoménu na území (např. hustoty osídlení); určit dočasné změny v určité oblasti); simulovat, co se stane, když jsou provedeny změny umístění objektů (například pokud přidáte novou silnici).

Klasifikace GIS Podle územního pokrytí: globální GIS; subkontinentální GIS; národní GIS; regionální GIS; subregionální GIS; místní nebo místní GIS. Podle úrovně řízení: federální GIS; regionální GIS; obecní GIS; firemní GIS. Podle funkčnosti: plně funkční; GIS pro prohlížení dat; GIS pro zadávání a zpracování dat; specializovaný GIS. Podle oborů: - kartografický; -geologický; -městský nebo obecní GIS; -environmentální GIS atd.

Oblasti použití GIS Land management, pozemkové katastry. Inventarizace, účetnictví, plánování umístění objektů distribuované výrobní infrastruktury a jejich správa. Projektování, inženýrské průzkumy, plánování ve stavebnictví, architektura. Tematické mapování. Řízení pozemní, letecké a vodní dopravy. Management přírodních zdrojů, ochrana životního prostředí a ekologie. Geologie, nerostné suroviny, těžební průmysl Mimořádné situace. Válčení. Řešení široké škály specifických problémů souvisejících s výpočtem zón viditelnosti, optimálních tras v nerovném terénu, zohlednění protiakci atd. Zemědělství.

Historie GIS Průkopnické období (konec 50. let počátek 70. let 20. století) Výzkum základních možností, hraničních oblastí znalostí a technologií, rozvoj empirických zkušeností, první velké projekty a teoretické práce. Vznik elektron počítače(počítač) v 50. letech. Vznik digitizérů, plotrů, grafických displejů a dalších příslušenství v 60. letech. Tvorba softwarových algoritmů a postupů pro grafické zobrazování informací na displejích a pomocí plotrů. Tvorba formálních metod prostorové analýzy. Stvoření software správa databáze. Období vládních iniciativ (počátek 70. let - počátek 80. let) Vládní podpora GIS podnítila rozvoj experimentálních prací v oblasti GIS, založených na využití databází na pouličních sítích: Automatizované navigační systémy. Systémy odvozu městského odpadu a odpadků. Pohyb vozidla dovnitř nouzové situace atd. Období komerčního rozvoje (počátek 80. let do současnosti) Široký trh pro nejrůznější software, vývoj desktopových GIS, rozšiřování možností jejich uplatnění integrací s neprostorovými databázemi, vznik síťových aplikací, vznik značného počtu neprofesionálních uživatelů, systémy, které podporují jednotlivé datové sady na samostatné počítače, dláždí cestu pro systémy, které podporují podnikové a distribuované geodatabáze. Uživatelské období (konec 80. let do současnosti) Zvýšená konkurence mezi komerčními producenty služeb geoinformačních technologií zvýhodňuje uživatele GIS, dostupnost a „otevřenost“ softwaru umožňuje použití a dokonce úpravy programů, vznik uživatelských „klubů“, telekonferencí , geograficky oddělené, ale spojené společným tématem skupiny uživatelů, zvýšená potřeba geodat, začátek formování globální geoinformační infrastruktury.

Perspektivy GIS GeoDesign je evoluční etapa ve vývoji GIS. Je velmi důležitý pro proces plánování a rozvoje území, zejména v oblasti využití půdy a ochrany životního prostředí, ale je široce žádaný téměř ve všech ostatních aplikovaných a vědeckých oborech. Budoucnost patří GIS technologiím s prvky umělé inteligence založené na integraci GIS a expertních systémů. Výhody takové symbiózy jsou zcela zřejmé: expertní systém bude obsahovat znalosti odborníka v konkrétní oblasti a může být použit jako rozhodovací nebo poradenský systém. Současný stav nových počítačových geotechnologií je dán velkými vládními programy a zahraničními investicemi zaměřenými na široké využití leteckých a satelitních snímků, digitálních map a databázových vizualizací. Městský GIS budoucnosti umožní na vyžádání nejen přijímat sémantické informace o objektech na mapě, ale také předvídat vývoj území, umožní vedení města rozehrát možnosti pro politická rozhodnutí, možnou výstavbu nová městská část atd. Zároveň bude GIS spolu se simulačním modelovacím systémem schopen urbanistům ukázat, jak budou přerozdělovány zátěže v městských inženýrských sítích, síla dopravních proudů, jak se bude měnit cena nemovitostí v závislosti na výstavbě další dálnice nebo výstavba nového obchodního centra v určité oblasti.

Závěr B tento moment GIS systémy patří mezi nejrychleji rostoucí a nejzajímavější z hlediska komercializace, se svým uživatelsky přívětivým rozhraním a obrovské množství Informace, které obsahují, je činí nepostradatelnými ve stále se zrychlujícím světě. V současné době se v Rusku zabývá vývojem a implementací GIS systémů asi 200 organizací, vytvoření pozemkového katastru nám umožní na základě jeho map stavět další, věcně orientované mapy a doplňovat je vhodným atributovým obsahem, což našim systémům umožní konkurovat západním modelům. S větším rozvojem mobilní přístup do sítě přes různá zařízení GIS systémy využívající satelitní snímky spojené s trojrozměrným modelováním umožní i běžnému uživateli bezproblémovou navigaci v jakémkoli terénu a plné využití těchto systémů. nezbytné informace pouhým položením otázky.

1 snímek

2 snímek

3 snímek

Zeměpisné Informační systém(GIS) je moderní informační technologie pro vizualizaci a analýzu objektů reálného světa, stejně jako událostí probíhajících na naší planetě. Tato technologie kombinuje tradiční databázové operace, jako je dotaz a Statistická analýza, s výhodami plné 2D a 3D vizualizace a geografické (prostorové) analýzy, kterou mapa poskytuje.

4 snímek

GIS je nyní multimilionový průmysl, který zahrnuje stovky tisíc lidí po celém světě. GIS se vyučuje na školách, vysokých školách a univerzitách. Tato technologie se používá téměř ve všech oblastech lidské činnosti - ať už při analýze takových globálních problémů, jako je přelidnění, znečištění půdy, zmenšování lesní půdy, přírodní katastrofy, nebo při řešení konkrétních problémů, jako je hledání nejlepší cesty mezi body, výběr optimálního místa pro novou kancelář, prohledávání domů na jeho adrese, pokládání potrubí v okolí, různé komunální úkoly.

5 snímek

Komponenty GIS Funkční GIS má pět klíčových komponent: hardware, software, data, lidi a metody.

6 snímek

Hardware. Toto je počítač, na kterém běží GIS. V současné době GIS funguje na různé typy výpočetní platformy, od centralizovaných serverů až po jednotlivé nebo síťové stolní počítače.

7 snímek

Software GIS obsahuje funkce a nástroje potřebné k ukládání, analýze a vizualizaci geografických (prostorových) informací. Klíčové součásti softwarových produktů jsou: nástroje pro zadávání a manipulaci s geografickými informacemi; systém správy databází (DBMS nebo DBMS); nástroje pro podporu prostorových dotazů, analýzy a vizualizace (zobrazení); grafický uživatelské rozhraní(GUI nebo GUI) pro jednoduchý přístup k nástrojům.

8 snímek

Data. Toto je pravděpodobně nejdůležitější součást GIS. Data o prostorové poloze (geografická data) a související tabulková data mohou být shromažďována a vytvářena samotným uživatelem nebo nakupována od dodavatelů na komerčním nebo jiném základě. Při správě prostorových dat GIS integruje prostorová data s jinými datovými typy a zdroji a může také používat DBMS používané mnoha organizacemi k organizaci a údržbě dat, která mají.

Snímek 9

Účinkující. Široké využití technologie GIS je nemožné bez lidí, kteří s nimi spolupracují softwarových produktů a vyvíjet plány pro jejich použití k řešení skutečných problémů. Uživateli GIS mohou být jak techničtí specialisté, kteří systém vyvíjejí a udržují, tak běžní zaměstnanci (koncoví uživatelé), kterým GIS pomáhá řešit aktuální každodenní záležitosti a problémy.

10 snímek

Metody. Úspěch a efektivita (včetně ekonomického) používání GIS do značné míry závisí na správně sestaveném plánu a pravidlech práce, které jsou sestaveny v souladu s konkrétními úkoly a prací každé organizace.

11 snímek

Úlohy, které GIS řeší Univerzální GIS mimo jiné obvykle provádí pět procedur (úloh) s daty – vstup, manipulaci, správu, dotazování a analýzu a vizualizaci.

12 snímek

Vstupte. Aby mohla být data použita v GIS, musí být převedena do vhodného digitálního formátu. Proces převodu dat z papírových map do počítačové soubory tzv. digitalizace. V moderních GIS lze tento proces automatizovat pomocí technologie skeneru, což je důležité zejména u velkých projektů, nebo u malých zakázek zadávat data pomocí digitizéru. Mnoho dat již bylo přeloženo do formátů, které jsou přímo srozumitelné balíkům GIS.

Snímek 13

Manipulace. K dokončení konkrétního projektu je často nutné stávající data dále upravit, aby splňovala požadavky vašeho systému. Například geografické informace mohou být v různých měřítcích (středové čáry ulic jsou v měřítku 1:100 000, hranice sčítacího traktu jsou v měřítku 1:50 000 a obytné nemovitosti jsou v měřítku 1:10 000). Pro společné zpracování a vizualizaci je výhodnější prezentovat všechna data v jednom měřítku. Technologie GIS poskytuje různé způsoby manipulace s prostorovými daty a extrahování dat potřebných pro konkrétní úkol.

Snímek 14

Řízení. V malých projektech mohou být geografické informace uloženy jako běžné soubory. Ale s nárůstem objemu informací a nárůstem počtu uživatelů je efektivnější používat pro ukládání, strukturování a správu dat systémy pro správu databází (DBMS), případně speciální počítačové nástroje pro práci s integrovanými datovými sadami (databáze ). V GIS je nejvýhodnější použít relační strukturu, ve které jsou data uložena v tabulkové podobě. V tomto případě se k propojení tabulek používají společná pole. Tento jednoduchý přístup je poměrně flexibilní a je široce používán v mnoha GIS i jiných aplikacích.

15 snímek

Dotaz a analýza. Pokud máte GIS a geografické informace, budete moci získat odpovědi na jednoduché otázky (Kdo je vlastníkem tohoto pozemku?) i složitější dotazy, které vyžadují další analýzu (Kde jsou místa pro stavbu nového domu?) . Pomocí GIS můžete identifikovat a nastavit vzory pro vyhledávání a přehrávat scénáře jako „co se stane, když...“. Moderní GIS má mnoho výkonných nástrojů pro analýzu, z nichž dva jsou nejvýznamnější: analýza blízkosti a analýza překrytí. K analýze vzájemné blízkosti objektů používá GIS proces zvaný ukládání do vyrovnávací paměti. Pomáhá odpovědět na otázky typu: Kolik domů je do 100 m od této vodní plochy? Proces překrývání zahrnuje integraci dat umístěných v různých tematických vrstvách. V nejjednodušším případě se jedná o mapovací operaci, ale v řadě analytických operací jsou data z různých vrstev fyzicky kombinována. Overlay neboli prostorová agregace umožňuje například integraci dat o půdách, sklonu, vegetaci a držbě půdy se sazbami daně z pozemků.

16 snímek

Vizualizace. U mnoha typů prostorových operací je konečným výsledkem znázornění dat ve formě mapy nebo grafu. Mapa je velmi efektivní a informativní způsob ukládání, prezentace a přenosu geografických (prostorově odkazovaných) informací. Dříve byly mapy vytvářeny tak, aby vydržely staletí. GIS poskytuje úžasné nové nástroje, které rozšiřují a posouvají umění a vědu kartografie. S jeho pomocí lze vizualizaci samotných map snadno doplnit o reportovací dokumenty, trojrozměrné obrázky, grafy a tabulky, fotografie a další prostředky, například multimédia.

Snímek 17

Co pro vás může GIS udělat? Provádějte prostorové dotazy a provádějte analýzu. Zlepšete integraci v rámci organizace Dělejte informovanější rozhodnutí Vytvářejte mapy

18 snímek

Provádějte prostorové dotazy a provádějte analýzu. Schopnost GIS prohledávat databáze a provádět prostorové dotazy ušetřila mnoha společnostem miliony dolarů. GIS pomáhá zkrátit dobu potřebnou k reakci na požadavky zákazníků; identifikovat oblasti vhodné pro požadované činnosti; identifikovat vztahy mezi různými parametry (například půdou, klimatem a výnosy plodin); identifikovat místa přerušení napájení. Realitní kanceláře pomocí GIS najdou například všechny domy v určité oblasti, které mají břidlicové střechy, tři pokoje a 10metrové kuchyně, a poté vrátí další Detailní popis tyto budovy. Požadavek lze upřesnit uvedením dodatečné parametry, například náklady. Můžete získat seznam všech domů nacházejících se v určité vzdálenosti od určité dálnice, zalesněné oblasti nebo pracoviště.

Snímek 19

Zlepšení integrace v rámci organizace Mnoho organizací využívajících GIS zjistilo, že jedna z jeho hlavních výhod spočívá v nových příležitostech ke zlepšení řízení jejich organizace a jejích zdrojů geografickým kombinováním stávajících dat a umožněním sdílení a koordinované úpravy různými odděleními. Schopnost sdílet a neustále rozšiřovat a opravovat databázi o různé strukturální jednotky umožňuje zvýšit efektivitu jak každé jednotky, tak organizace jako celku.

20 snímek

Dělejte informovanější rozhodnutí o GIS jako ostatní informační technologie, potvrzuje známé rčení, že lepší informace pomáhají přijímat Nejlepší rozhodnutí. GIS pomáhá např. při řešení takových problémů, jako je poskytování nejrůznějších informací na žádost stavebních úřadů, řešení územních konfliktů apod. Informace potřebné pro rozhodování lze prezentovat ve stručné kartografické podobě s doplňujícími textovými vysvětlivkami, grafy a diagramy. Můžete rychle zvážit několik možností řešení a vybrat si to nejúčinnější a nejefektivnější.

21 snímků

Vytváření map Mapy mají v GIS zvláštní místo. Proces tvorby map v GIS je jednoduchý a flexibilní. Začíná to vytvořením databáze. Jako zdroj pro získávání výchozích dat lze využít i digitalizaci běžných papírových map. Kartografické databáze založené na GIS mohou být souvislé (nerozdělené na samostatné dlaždice nebo oblasti) a nejsou spojeny s konkrétním měřítkem. Na základě takových databází je možné vytvářet mapy (v elektronické podobě nebo v papírové podobě) pro jakékoli území, jakéhokoli měřítka, s požadovaným zatížením, s jeho výběrem a zobrazením s požadovanými symboly.

Geoinformatika– vědecká, technická a výrobní činnost k vědeckému zdůvodnění, navrhování, vytváření, provozování a využívání geografických informačních systémů, k rozvoji geografických informačních technologií, k aplikacím GIS pro praktické a vědecké účely.

Geografický informační systém(GIS)-

je informační systém, který zajišťuje sběr, ukládání, zpracování, přístup, zobrazování a analýzu prostorových (prostorově koordinovaných) dat.

Data (prostorová data):

polohové (geografické): umístění objektu na zemském povrchu, jeho souřadnice ve zvoleném souřadnicovém systému;
nepoziční (přiřazený nebo metadata) - popisný text, elektronické dokumenty, údaje grafického typu, včetně fotografií objektů, trojrozměrných obrázků objektů, video materiálů atd.

vkládání dat do prostředí stroje (vkládání dat) jejich importem z existujících souborů digitálních dat nebo digitalizací zdrojů;
transformace dat, včetně převodu dat z jednoho formátu do druhého, transformace mapových projekcí, změny souřadnicových systémů;
ukládání, manipulace a správa dat v interních a externích databázích;
kartometrické operace (viz kartometrie), včetně výpočtu vzdáleností mezi objekty v promítání mapy nebo na elipsoidu, délky zakřivených čar, obvodů a ploch polygonálních objektů;

geodetické měření (COGO);
překryvné operace (overlay);
operace „mapové algebry“ pro logicko-aritmetické zpracování rastrové vrstvy jako celku;
prostorová analýza (prostorová analýza) - skupina funkcí, které poskytují analýzu umístění spojení a dalších prostorových vztahů objektů, včetně analýzy zón viditelnosti/neviditelnosti, analýzy sousedství (viz analýza blízkosti), analýzy sítě, vytváření a zpracování digitálních výškové modely, analýza objektů v ochranných pásmech atd.;

prostorové modelování nebo geomodelování, včetně operací podobných těm, které se používají v matematickém kartografickém modelování a metodě kartografického výzkumu;
vizualizace zdrojových, odvozených nebo konečných dat a výsledků zpracování, včetně kartografické vizualizace, návrh a tvorba (generování) kartografických a jiných prostorových obrazů, včetně trojrozměrných;
datový výstup - grafická, tabulková a textová dokumentace včetně její replikace, dokumentace, případně generování sestav;
rozhodovací služba

digitální zpracování obrazu (data vzdáleného snímání);
expertní systémové nástroje;
prostředky přizpůsobení požadavkům uživatele (customizace);
rozšiřující nástroje funkčnost GIS:

vestavěné jazyky maker (makra); vývojářskou sadu nástrojů.
vestavěné jazyky maker (makra);
vývojářskou sadu nástrojů.

Každý prostorový objekt odpovídá záznamu v databázi se sadou informací o atributech
GIS ukládá informace jako sadu tematických vrstev, které jsou kombinovány na základě geografické polohy

Příklady vrstev

Osady
Automobilové silnice
Železnice
Hydraulické stavby (plavební komory, kanály, čerpací stanice, přehrady)
Mosty
Plynovody
Chráněná území (místní, národní a mezinárodní význam)
Zemědělská půda (orná půda, sady, vinice, pastviny, rýžová pole)
Pozemky pro vodní, lesní, ekologické a zemědělské účely
Vegetační kryt (povodně, lesy)
Správní členění, státní hranice
Vodní toky (řeky, kanály, malé řeky)
Nádrže (jezera, rybníky atd.)
Úleva

Vektorové a rastrové datové modely

Ve vektorovém modelu jsou informace o bodech, liniích a polygonech zakódovány a uloženy jako sada souřadnice X,Y(v moderních GIS se často přidává třetí prostorová a čtvrtá např. časová souřadnice). Vektorový model je užitečný zejména pro popis diskrétních objektů a méně vhodný pro popis neustále se měnících vlastností (například hustoty osídlení).