ВВЕДЕНИЕ В ГИС

Геоинформационные системы

ГИС (геоинформационная система) - это такой программный комплекс, который позволяет работать с так называемой электронной картой, - т.е. с представлением карты в компьютере. Конечно же, электронная карта является непосредственным родственником обыкновенной карты на бумаге, с которой каждый, хотя бы в школе, имел дело. Однако, электронная карта, введенная в компьютер, приобретает новые удивительные черты, которые бумажная карта никогда иметь не сможет. В содержательном плане ГИС - это такая программная система, которая позволяет связывать с картографическими объектами, «нарисованными» на электронной карте, некоторую описательную (атрибутивную-семантическую) информацию. К такой информации, например, для картографического объекта здание может относиться следующее:

• тип здания (жилое, производственное, вспомогательное и др.);
• этажность;
• технический паспорт;
• владелец;
• год постройки;
• фотографии здания с различных сторон и др.

С объектами на карте можно связывать даже визуальную (видео) и звуковую информацию, например, звуковой рассказ об объекте, представленный некоторым специалистом и записанный в компьютер с магнитофона. Правда, для этого Вам нужно иметь на компьютере соответствующее дополнительное оборудование: для проигрывания звуковых фрагментов - «звуковую плату», например, Sound Blaster, а для просмотра мультипликационных фргаментов - «видеоплату», например, Video Blaster. Тогда Вы даже сможете заснять что-то на видеокамеру, а затем ввести это изображение в компьютер и связать в ГИС с каким-либо объектом.

Обычно семантическая информация организуется в виде таблиц, которыми оперирует специальный весьма сложный комплекс программ, называемый системой управления базой данных (СУБД). В простейшем случае каждому картографическому объекту на изображении электронной карты ставится в соответствие строка таблицы, где и записана семантическая информация.

ГИС позволяет пользователю (человеку, работающему на компьютере), выбрать объект на электронной карте и сразу же получить о нем все его характеристики. Эти характеристики СУБД быстро достает из таблиц, поскольку, вследствие того, что при создании Вами электронной карты система выполняла Ваши задания, то она хорошо «помнит», какому изображению на экране дисплея какие данные в таблицах соответствуют, - так уж сделана эта СУБД.

И наоборот, выбрав в таблицах информацию об объектах, удовлетворяющих некоторому условию, пользователь может сразу же увидеть на электронной карте местоположение этих объектов. Так можно “попросить” ГИС показать на электронной карте все кирпичные дома или все дома, принадлежащие некоторому конкретному владельцу (например, организации «Башмашшабашмонтаж»).

Возможности различных ГИС в способности гибко устанавливать связи типа «ИЗОБРАЖЕНИЕ ОБЪЕКТА - ИНФОРМАЦИЯ ОБ ОБЪЕКТЕ» существенно различны, однако, вполне можно определить тот базовый набор функций, которые должна выполнять любая «уважающая себя» ГИС. В первую очередь это возможность давать ответы на вопросы:

• «Что это такое?» (при указании объекта на электронной карте)
• и «Где это находится?» (при выборе объекта по его характеристикам в таблице).

ГИС предлагает совершенно новый путь развития картографии. Прежде всего преодолеваются основные недостатки обычных бумажных карт - их статичность и ограниченная емкость бумажной карты как носителя информации. [Ю.Королёв] В последнее время бумажные карты (особенно это касается сложных специализированных карт типа городских) становятся настолько перегруженными информацией, что их очень трудно читать.

ГИС предлагает другой подход - управление визуализацией информации. Появляется возможность выводить на экран или бумагу (принтер или плоттер) только те группы объектов, которые интересуют пользователя в данный момент. Фактически при этом осуществляется переход от сложных комплексных перенасыщенных карт к совокупности взаимоувязанных частных карт. При этом обеспечивается лучшая структурированность информации, что позволяет эффективно ею манипулировать, а также анализировать ее.

ГИС играют или должны играть существенную роль в процессе активизации информационных ресурсов, ибо огромные массивы картографической информации эффективно переводимы в активную машиночитаемую форму только геоинформационной системой.

В ГИС карта становится действительно динамическим объектом - в смысле изменяемости масштаба, - что позволяет...

• ...варьировать объектным составом карты (определять что выводится);
• ...опрашивать через карту в режиме реального времени (т.е. достаточно быстро) многочисленные базы данных, содержащие изменяемую информацию;
• ...варьировать способами отображения объектов (цвет, типы линий, виды штриховок областей и т.п.).

Понятие «геоинформатика» и ее связь с другими науками и дисциплинарными направлениями

Как написано в книге А.В.Кошкарёва «Геоинформатика» (этот раздел в основном переписан из этой книги») под понятием «геоинформатика» принято понимать научно-технический комплекс, объединяющий одноименную область научного знания, технологию и прикладную деятельность, которые связаны с разработкой и реализацией ГИС. Данный комплекс формируется «на стыке географии, информатики, теории информационных систем, картографии и других дисциплин с привлечением общенаучных методов познания, в частности, системного подхода, а также с использованием новейших достижений в области вычислительной техники».

Среди других определений можно привести следующее: «Геоинформатика - достаточно новая область деятельности в географии, геологии и других науках о Земле, в рамках которой решаются задачи сбора, хранения и обработки информации о природных и социально-экономических системах», «...понятие, обозначающее автоматическую переработку пространственно-временной информации о геосистемах различного иерархического уровня и территориального охвата» [Сербенюк, 1990].

Наиболее часто в литературе обращается внимание на связь геоинформатики и картографии. Действительно, карта, представленная в компьютере (электронная карта), является непременным атрибутом любой геоинформационной системы. Однако, сегодня о ГИС нельзя говорить, как только о системе, которая оперирует картографическими понятиями. ГИС уже нужно рассматривать как нечто большее - информационную систему, в которой карта даже не является самым громоздким и сложным компонентом.

Понятие «геоинформационная система»

Понятие «геоинформационная система» в научном сообществе имеет столько определений, что можно говорить о том, что сколько специалистов, столько и определений. Впрочем, такое положение дел вполне естественно в пору становления и бурного развития новой отрасли знаний или технологий. Приведем некоторые из определений:

• ГИС - это такая информационная система, в состав которой входят компоненты для сбора, передачи, хранения, обработки и выдачи информации о территории.
• ГИС - это динамически организованное множество данных, соединенное с множеством моделей, реализованных на ЭВМ для расчетных, графических и картографических преобразований этих данных в пространственную информацию в целях удовлетворения специфических потребностей определенных пользователей в пределах структуры точно определенных концепций и технологий.
• ГИС - это пространственно определенная система для сбора, хранения, поиска и манипулирования данными.
• ГИС - это система, состоящая из технических, программных, информационных и организационных средств, которые осуществляют сбор, передачу, ввод и обработку данных с целью выработки информации, удобной для дальнейшего использования в географическом исследовании и для ее практического применения.

Классификация ГИС

Что касается классификаций ГИС, то здесь также наметилось несколько направлений. Например, в некоторых литературных источниках ГИС классифицируются с точки зрения их проблемной ориентации:

• инженерные (для работы с картами, на которых изображены элементы инженерных коммуникаций);
• кадастровые (ГИС для учета земельных участков и других объектов недвижимости), предназначенные для обработки кадастровых данных;
• для тематического и статистического картографирования, имеющие целью управление природными ресурсами, составление карт по результатам переписей;
• «экологические», предназначенные для поддержки экологического мониторинга территории;
• библиографические, содержащие каталогизированную информацию о множествах географических документов;
• географические - с данными о функциональных и административных границах;
• системы обработки данных дистанционного зондирования.

Конечно, представители каждой отрасли знаний, имеющих отношение к геоинформатике, вводят свои классификации по только им понятным основаниям классификации:

• по тематике:
  • социально-экономические;
  • земельные (кадастровые);
  • лесные;
  • инвентаризационные
  • туристические;
• по территориальному охвату:
  • общенациональные;
  • региональные;
• по целям:
  • многоцелевые;
  • информационно-справочные;
  • для нужд планирования;
  • для нужд управления;
• и др.