Лекция Гис Содержание и понятие
Страница 1 из 2
Лекция Гис Содержание и понятие
ГИС - географическая информационная система.
Географическая - подразумевает работу с пространственными объектами, положение которых описывается системой координат, т. е. для ГИС характерны методы присущи географической науке, которая изучает и представляет закономерности присущие природным и антропогенным объектам в пределах географической оболочки земли. Географическая оболочка земли включает : лито - ,гидро - , био - , атмосферы – пределы проникновения жизни.
Информационная - как такого определения не существует. Это совокупность данных и знаний, которые подлежат обработке и представлению. С точки зрения ГИС особым видом информации является знание, определенным образом упорядоченных данных и предписаний по их использованию.
Система - определенным образом упорядоченная совокупность компонентов, образующих функциональное целое. Целостность - универсальное свойство системы, функциональное - значит предназначено для чего-то. Назначение ГИС - работа с пространственной информацией.
История становления ГИС
Первый этап развития ГИС 60-ые г. 20в.. в недрах Пентагона США и СССР ВПК (военно-промышленный комплекс) зарождаются основы цифровой картографии, система создания картографических данных на основе использования компьютерных технологий - исследования носят закрытый характер. Информация накапливается, разрабатываются способы ее обработки в компьютерных системах и способы представления, визуализации.
Второй этап середина 70-ых г. 20в. Это первые опыты использования ГИС для решения хозяйственных нужд. Первыми использовали ГИС лесники. Он первыми внедрили ГИС для учета и планирования лесотехнических работ. После этого началось внедрение ГИС в другие отрасли. В первую очередь в политику, потом и в землеустройство. Характерные черты развития ГИС на этом этапе:
-техника начинает развиваться,
-относительная недоступность вычислительной техники, ее было мало,
-низкий уровень быстродействия,
-отсутствие специалистов в области информационной технологии.
Третий этап 70-90-ые г. интенсивное внедрение ГИС и формирование рынка геоинформационной системы услуг. MicrStation - первая фирма, Gazerite - вторая фирма
Характерно внедрение Гис в сферу управления территориального развития передовых стран Европы и Азии, начал формироваться потребитель ГИС. В этот период компьютеры стали доступнее, возрастает быстродействие вычислительных систем, возрастает объем памяти при компактных размерах компьютера.
Четвертый этап начало 90-ых г. ГИС - бум. Причины «бума» : удешевление компьютеров, формирование грамотного потребителя, большого количества специалистов, увеличение объемов памяти.
Рынок ГИС – динамичный, живой, активный.
ГИС
ГИС - это совокупность данных ,техники, вычислительных средств и человеческих ресурсов, предназначенных для сбора, хранения, обработки, моделирования и представления пространственных и непространственных данных.
ГИС - эвристика –математическая система, предназначенная для сбора, хранения, анализа моделирования и представления пространственной и непространственной информации.
Эвристика - свойство человеческого сознания – догадка.
Компьютерная структура ГИС
1Ср. ввода. – исходные данные, которые вводятся с помощью средств ввода.
2.о(п) – оператор.
3.Ср. визуал - средства визуализации, представления информации.
4. Ср. коммуникации.
5.ИНТ-интерфейс
6.ПО-программное обеспечение
7СХО-сбор, обработка, хранение
А-анализ данных
8.М-моделирование, создание модели
9.БД - база данных
Данные для ГИС делятся на два отличительных класса информации:
-пространственные данные
-непространственные, атрибутивные данные.
Пространственные представляют положение объекта в пространстве и содержат описание пространственного положения в принятой системе координат (карты, космо-, фото-, аэро-снимки, видеоизображение, результаты непосредственных геодезических измерений в виде снимков, каталогов координат).
Непространственные (атрибутивные) данные содержат характеристику свойств субъектов, которые представляются обычно в табличной форме и может содержать любые виды данных (текст, числовые значения, фото-,видео—изображение, звуковые данные).
Средства ввода информации
Для пространственной информации средством ввода является:
1.вычислительные системы электронно-оптических и электронных приборов.
2.сканирующие устройства (ручные, барабанные, планшетные сканеры) цифровые фото и видео материалы.
Для атрибутивной информации средства ввода:
1.мышка, клавиатура
2.Переносные запоминающие устройства - DVD, flash-карты
3.внешние компьютерные системы находящиеся в сети.
Общие требования к исходным данным
1. Достоверность, т. е. соответствие объективной реальности пространственного положения объекта на данный момент времени.
2. Доброкачественность - отсутствие преднамеренных и непреднамеренных искажений.
3. 3.Оперативность - разрыв между временным получением данных и вводом их в ГИС должен быть минимальным.
Средства передачи
Пневматическая почта, почта, телефон, курьер, интернет и т. д.
Дигитайзер-цифра, точка действующая, цифровать.
Под поверхностью стола находится сетка, которая проводит электрический ток, толщина проводков 0,1мм)
Недостатки средств ввода информации:
Для фотоаппаратов:
1.искажение изображения,
2.ограниченные возможности увеличения изображения без потери качества.
Для видеокамер:
1------------
2------------
3.разрешение меньше, чем у фотоаппарата
Для дигитайзера:
1.точность передачи координат точки ограничено техническими особенностями дигитайзера.
2.индивидуальные особенности использования оператором(колебания руки ит. д.)
Самым предпочтительным средством ввода являются:
-каталоги координат с прибора,
-планшет и сканер.
Пользователи
Три вида пользователя ГИС:
1.операторы, обслуживающие ГИС
2.Заказчики,
3.консептуалисты.
1.Операторы:
-чайник - человек, который может выполнить поставленную задачу. Не владеет программой.
-пользователь - умеет установить, выполнять основные операции в данной программе.
-продвинутый пользователь- может воспользоваться приложением, отредактировать.
-гуру - создатель программы.
Порядок освоения программы
-Знакомство с интерфейсом,
-с поиска и проверки знакомых функций и символов
-изучение неизвестных функций с помощью помощника или справочных систем.
-выполнение пространственных задач(привыкание к интерфейсу)
2.Заказчик:
Его основная функция получение информации в удобном для себя виде, для принятия управленческого решения.
Главные свойства:
-заказчик дурак,
-четко не знает, что он хочет,
-он собственник денег.
3.Концептуалист.
Человек, который в состоянии перевести разговор между гуру и заказчиком.
Средства визуализации
Основной функцией ГИС является преобразование исходной информации получение на ее основе новой информации. Новая информация должна быть представлена:
-экранная, мониторная
-распечатка, представление в аналоговом виде с помощью принтеров, плоттеров, факсов. Предпочтение отдается струйным принтерам и плоттерам.
-мультимедийная, видео.
Средства обмена информации, коммуникации
Проводные и беспроводные сети.
Основные требования к железу(техническое обеспечение):
-максимальный обьем оперативной памяти,
- скорость процессора максимальная,
-объем жесткого диска максимальный,
-жидко - кристаллический дисплей не менее 19 дюймов.
Рабочее место для работы с ГИС
Системный блок, монитор, мышь, клавиатура, планшетный санер, формата не менее А3, принтер цветной формата Аз. Компьютерная сеть, наличие интернета.
Интерфейс
Интерфейс пользователя – средство общения пользователя с компьютерной программой для обеспечения выполнения функций ГИС.
В связи с универсализацией ПО, в основном, все строится на Microsoft? Интерфейс пользователя имеет в основном стандартный вид:
1. панель задач
2. панель инструментов
3. рабочее окно
4.информационная панель.
Существуют различные типы интерфейсов
Основные требования к интерфейсу:
1.дружественный интерфейс( интуитивная понятность)
2.настраиваемость ( возможность изменения)
3.поддержка работы в режиме всплывающих окон
4.национальный, понятный язык.
5.наличие выпадающих меню.
Программное обеспечение
В целом ПО - совокупность программ системы обработки информации и программных документов необходимых при эксплуатации этих программ.
Два типа ПО:
-системное ПО (для запуска компьютера)
-прикладное ПО (ГИС)
Типы Программ
1.полнофункциональные ГИС, т. е. выполняют все возможные операции
2.картографические программы- построение картографического материала.
3.картографические визуализаторы (просмотр, отсутствует редактирование)
4.информационно-справочные системы - только получает информацию, но не исследует.
5.полуфункциональные:
Модули - программные блоки ориентированы на конкретные функции и интегрируются в среду ПО.
5.1.конвентирование информации, т. е. преобразование формата
5.2.цифрование
5.3.векторизация
5.4.спутниковое позиционирование
5.5СУБД - система управления базой данных
5.6. обработка цифровых картографических изображений.
Тема. Виды компьютерной графики и их использование в ГИС.
Три основных вида:
Растровое, векторное, фрактальная
Растр
В растровой графике элементарной единицей является пиксель. Отличается удобством и высокой скоростью получения развитыми средствами обработки и ввода.
Все ПО по работе с растром предназначены для обработки его, а не для создания
Основным свойством растровой графики является разрешение - это свойство, позволяющее увеличивать изображение без потери качества, без пикселизации. Разрешение измеряется в точках на дюйм и определяется техническими возможностями средств для создания растрового изображения.
Зависимость между линейными размерами иллюстрации и размерами файла
Размер снимка разрешение размер файла
10х15 75dpi 380 kb
10x15 150dpi 1.5Mb
10x15 300dpi 6Mb
10x15 600dpi 24Mb
Построение модели в растровом изображении осуществляется путем кодировки основных цветов в каждой элементарной ячейки изображения – цветовое разрешение.
При кодировании цвета двумя байтами существует возможность передачи 65 536 High color – высокое разрешение,
Если отводится 3 байта – 16.5 млн. – True color
Наиболее распространенная модель кодировки является RGB, кодировка осуществляется цифрами - 0, -256
Для создания полиграфических объектов преобразуют модель СМУК, которая содержит черный цвет.
Основной недостаток растра:
1.ограниченные возможности разрешения или увеличения изображения без потри качества
2.большие объемы памяти занимаемые растром.
Основные используемые растровые изображения
-материалы дистанционного зондирования земли, полученные с помощью камер.
-преобразование в растр исходные аналоговые картографические материалы.
Фрактал
Основной элемент фрактальной графики является геометрическая фигура. С помощью математического моделирования производится автоматическая генерация изображения, т. е. его воссоздание.
Векторная графика
Основной вид графики используемый в ГИС. Основной элемент векторного изображения - точка, линия, полигон.
В векторной графике точка задается парой координат и имеет свойства физической точки.. Геодезическая точка размеров и измерений не имеет.
Линия имеет одно измерение- длину, частный случай дуги. Линия может быть в виде сегмента и в виде вектора.
Полигон имеет два измерения: периметр. Площадь, образуется совокупностью линий, начальная и конечная координата совпадает.
С помощью этих трех элементов передается все многообразие окружающей действительности в виде картографической цифровой модели.
Тема Функционирование ГИС
Подсистема ввода:
1.1табличные, текстовые данные
1.2 подсистема ввода геодезических данных, полевых данных.
1.3подсистема ввода цифровых картографических материалов.
1.4------аналоговых карт
1.5------данных ДЗЗ (дистанционного зондирования земли)
1.6------данных наземных автоматизированных измерительных систем.
ГИС:
База данных:
ВСК - блок ввода, сбора ,корректировки исходных данных
ХП - хранение и поиск информации
А - анализ, манипулирование
М - моделирование
П - представление данных ,визуализация
Вывод:
2.1 – отчеты (включая построения таблиц и графиков)
2.2- картографические материалы (обладающие свойствами картографической модели)
2.3- иллюстративные материалы, фото, рисунки, схемы.
2.4- данные для других цифровых баз данных.
ДГ - другие ГИС
П - потребитель информации.
ТП (З) – требования потребителя, задания для разработки ГИС.
Исходя из функциональной модели ГИС основные направления использования ГИС:
1. Создание информационно-справочных систем в том числе экспертных ( с элементами искусственного интеллекта)
2. Цифровое картографирование (автоматизация процессов создания картографических моделей)
3. Пространственный анализ для выявления закономерных связей, объектов, процессов природных, технических, социальных и других территориальных систем.
4. моделирование природных, природно-хозяйственных и социальных процессов.
5. Информационное обеспечение принятие решений в планировки, проектировании, управлении различных систем.
Прикладные аспекты использования ГИС
ГИС и цифровое картографирование
ГИС позволяет автоматизировать, ускорить рутинные, объединить технические работы сопровождающие производство картографической продукции. ГИС увеличивает точность, оперативность и расширяет возможности представления картографических материалов сохраняя основные характеристики карт или картографических материалов.
Свойства карты:
-метричность,
-масштабность
-проекция
-система отсчета высот
1. ГИС в состоянии обеспечить соотношение метричности при любом измерении масштаба и автоматизировать процедуру пересчета метрических характеристик из одной системы в другую.
2.Информативность
2.1содержательное соответствие
2.2абстрактность-отбор типичных характеристики и в генерализации изображения.
Генерализация - обобщение путем выделения главного характера картографируемых объектов.
2.3 Пространственно-временное подобие, геометрическое подобие – пропорциональное уменьшение объектов реальной действительности.
Временное подобие- изображаемые на карте объекты соответствуют объектам на данный момент времени.
2.4 избирательность и синтетичность обеспечиваются выбором наиболее существенной информации характеризующей состояние объекта.
3.Полнота передачи содержания – обычная карта ограничивается масштабом
4.точность:
4.1ошибка положения контуров относительно источников объектов.
4.2точность передачи размеров.
4.3точность обусловленная искажениями на первичном аналоговом источнике информации.
Основным качеством влияющим на качество ввода информации и на точность цифрования являются личностные качества оператора (физиологические, социальные).
5.Корректность внутренней структуры.
Внутренняя структура цифровой карты определяется кругом задач, которые ставятся при картографировании программным обеспечением цифровой карты. В ГИС внутренняя структура соответствует послойной организации информации, ее корректность обеспечивается полным пространственным соответствием объектов в различных слоях изображения. Кроме пространственного соответствия необходимо соблюдать топологическое соответствие элементов изображения и их взаимного положения.
