Геоинформационные системы в развитии современного общества

 

 

                      ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В РАЗВИТИИ 

                                СОВРЕМЕННОГО ОБЩЕСТВА

Геоинформационные технологии относятся к ключевым технологиям, с помощью которых решается самая главная цель – обеспечение устойчивого развития страны, ее социальной, экономической, экологической и военной безопасности в современном мире с его многочисленными и разнообразными проблемами. Вот почему во всем мире они активно используются и развиваются. Поэтому очень важным и перспективным остается изучение данных систем обществом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                   Содержание

Введение……………………………………………………………………………...3

Глава 1. История развития геоинформационных систем………………………....4

               1.1. Понятие геоинформационной системы (ГИС) ……………………..4

               1.2. Этапы развития ГИС………………………………………………….7

Глава 2. Основные направления и использование ГИС в современном 

               обществе. Базовые концепции ГИС……………………………………..13

               2.1. Понятия о пространственных данных и объектах………………....13

               2.2. Геоинформационные структуры  и модели данных………………..17

               2.3. Классификация и функциональные подсистемы ГИС…………….21

Глава 3. Области применения геоинформационных систем и технологий.........25

Заключение………………………………………………………………………….26

Литература………………………………………………………………………...   27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                 Введение

Объем информации, существующий в современном мире, не может сравниться с тем, который был получен в прошлых веках. Темпы жизни стремительно растут, методы получения информации приобретают все более индустриальный характер. C каждым годом информационные потребности человека затрагивают все новые сферы его деятельности. Практически во всех современных отраслях знаний накоплен богатый опыт использования информации, получаемой из многочисленных источников. Все вышеизложенное определило актуальность работы.

Объектом исследования в моей работе являются геоинформационные системы.

Предметом является уровень развития современных ГИС в обществе.

Цель данной работы состоит в том, чтобы раскрыть сущность и принципы работы ГИС, на примере показать как они используются в современном обществе и в каких сферах. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

• сформировать представление о ГИС;
• выявить этапы развития ГИС;
• провести анализ уровня использования геоинформационных систем в современных географических исследованиях.

                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. История развития геоинформационных систем.

1.1. Понятие геоинформационной системы (ГИС)

      Понятие географической информационной системы заимствовано из   английского языка и является дословным переводом термина geographic

information system. Этот термин появился в русскоязычной литературе в середине семидесятых годов, и уже на ранней стадии заимствования он получил более краткую форму геоинформационная система.

      ГИС представляет собой 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 задач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозированием и управлением окружающей средой и территориальной организацией общества.

Как известно ГИС тесно связан с картографией [рис. 1].

Их взаимосвязь проявляется в следующих аспектах:

• тематические и топографические карты – главный источник пространственно-временной информации;
• системы географических и прямоугольных координат и картографическая разграфка служат основой для координатной привязки всей информации, поступающей и хранящейся в ГИС;
• карты – основное средство географической интерпретации и организации данных дистанционного зондирования и другой используемой в ГИС информации;
• картографический анализ – один из наиболее эффективных способов выявления географических закономерностей, связей, зависимостей при формировании баз знаний, входящих в ГИС;
• математико-картографическое и ЭВМ-картографическое моделирование – главное средство преобразования информации в процессе обеспечения принятия решений, управления, проведения экспертиз, составления прогнозов развития геосистем и т.п.;
• картографическое изображение – целесообразная форма представления информации потребителям, а автоматическое изготовление оперативных и базовых карт, трехмерных картографических моделей, дисплей-фильмов – одна из главных функций ГИС.

 

 

 

 

 

 

 

        Рис. 1. Связь ГИС с научными дисциплинами и технологиями [2]

В наиболее общем смысле, геоинформационные системы это инструменты для обработки пространственной информации, обычно явно привязанной к некоторой части земной поверхности, которые используются для ее управления. Это рабочее определение не является ни полным, ни точным. Как и в случае с географией, термин трудноопределим и представляет собой объединение многих предметных областей. В результате, нет общепринятого определения ГИС. Сам термин изменяется в зависимости от интеллектуальных, культурных, экономических и даже политических целей. В этом аспекте Майкл ДеМерс приводит характерный пример синонимичных к «ГИС» понятий [табл. 1].

                                                                                                                       Таблица 1    

        Примеры синонимичных к "ГИС" понятиям и их источники [4]

 

Термин	Источник
Географическая информационная система  (Geographic Information System)	Американская терминология
Географическая информационная система  (Geographical Information System)	Европейская терминология
Геоинформатика (Geoinformatics)	Канадская  терминология
Геореляционная информационная система (Georelational Information System)	Техническая  терминология
Информационная система по природным ресурсам  (Natural  Resources Information System)	Дисциплинарная  терминология
Информационная система по геологии или наук о  Земле (Geoscience or Geological Information System)	Дисциплинарная  терминология
Пространственно информационная система (Spatial  Information System)	Негеографический   термин
Система анализа пространственных данных (Spatial     Data  Analysis System)	Терминология на основе функций системы

 

Исходя из выше изложенного, ГИС можно рассматривать с различных позиций. К примеру с научной точки зрения ГИС – метод моделирования и познания природных и социально-экономических систем. ГИС – это система, применяемая для исследования природных, общественных и природно-общественных объектов и явлений, которые изучают науки о Земле и смежные с ними социально-экономические науки.

В технологическом аспекте ГИС средство сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно-координационной географической информации. Таким образом, ГИС можно рассматривать как систему технологических средств, программного обеспечения и процедур, предназначенную для сбора пространственных данных, их анализа, моделирования и отображения в целях решения комплекса задач по планированию и управлению. С производственной точки зрения ГИС – комплекс аппаратных устройств и программных продуктов, предназначенных для обеспечения управления и принятия решений, причем важнейший элемент этого комплекса – автоматические картографические системы. ГИС использует географические данные, а также непространственные данные и располагает операционными возможностями, необходимыми для пространственного их анализа. Назначение ГИС – обеспечение процесса принятия решений по оптимальному управлению ресурсами, организации функционирования транспорта и розничной торговли, использование объектов недвижности, водных, лесных и других пространственных ресурсов.

        Таким  образом, ГИС можно одновременно  рассматривать как метод научного исследования, технологию и продукт ГИС-индустрии [14].

 

 

                                     1.2. Этапы развития ГИС

Возникновение и бурное развитие ГИС было предопределено богатейшим опытом топографического и, особенно, тематического картографирования, успешными попытками автоматизировать картосоставительский процесс, а также революционным достижениями в области компьютерных технологий, информатики и компьютерной графики. В истории развития геоинформационных систем можно выделить четыре периода [табл. 2].

                                                                                                                 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                       Таблица 2

                    Периоды развития геоинформационных систем [14]

Начальный период (поздние 1950 - ранние 1970)	Исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоретические работы по ГИС.
Период государственных инициатив (ранние 1970 - ранние 1980)	Поддержка государством и формирование государственных институтов в области ГИС, снижение роли и влияния отдельных исследователей и небольших групп.
Период коммерческого развития (ранние 1980 - настоящее время)	Широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции с базами непространственных данных, появление сетевых приложений, появление значительного числа непрофессиональных пользователей, системы, поддерживающие индивидуальные наборы данных на отдельных компьютерах, открывают путь системам, поддерживающим корпоративные и распределенные базы геоданных.
Пользовательский период (поздние 1980 - настоящее время)	Повышенная конкуренция среди коммерческих производителей геоинформационных технологий услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и "открытость" программных средств позволяет использовать и даже модифицировать программы, появление пользовательских "клубов", телеконференций, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.

 

Первый период развивался на фоне успехов компьютерных технологий: появление электронных вычислительных машин (ЭВМ) в 50-х годах, цифрователей, плоттеров, графических дисплеев и других периферийных устройств в 60-х при одновременном, часто независимом друг от друга, создании программных алгоритмов и процедур графического отображения информации на дисплеях и с помощью плоттеров, формальных методов пространственного анализа, программных средств управления базами данных.

Большое влияние в этот период оказывают теоретические работы в области географии и пространственных взаимосвязей, а также становление количественных методов в географии в США, Канаде, Англии, Швеции.

       Первый безусловный крупный успех становления геоинформатики и ГИС - это разработка и создание Географической Информационной Системы Канады. Начав свою историю в 60-х годах, эта крупномасштабная ГИС поддерживается, развивается и по сей день. Назначение ГИС Канады состояло в анализе многочисленных данных, накопленных Канадской службой земельного учета, и в получении статистических данных о земле, которые бы использовались при разработке планов землеустройства огромных площадей преимущественно сельскохозяйственного назначения. Для этих целей требовалось создать классификацию использования земель, используя данные по сельскохозяйственной, рекреационной, экологической, лесохозяйственной пригодности земель, отразить сложившуюся структуру использования земель, включая землепользователей и землевладельцев. Наиболее узким местом проекта являлось обеспечение эффективного ввода исходных картографических и тематических данных. Для этого разработчикам ГИС Канады, не имевшим опыта по внутренней организации больших массивов пространственных данных, потребовалось создать новую технологию, ранее нигде не применявшуюся, позволяющую оперировать отдельными слоями и делать картометрические измерения. Для ввода крупноформатных земельных планов было даже спроектировано и создано специальное сканирующее устройство [14].

 Создатели ГИС Канады внесли в становление и развитие ГИС-технологий следующее:

• использование сканирования для автоматизации процесса ввода геоданных;
• расчленение картографической информации на тематические слои и разработка концептуального решения о "таблицах атрибутивных данных", что позволило разделить файлы плановой (геометрической) геоинформации о местоположении объектов и файлы, содержащие тематическую (содержательную) информацию об этих объектах;
• функции и алгоритмы оверлейных операций с полигонами, подсчет площадей и других картометрических показателей.