Картография и геоинформатика. ГИС. Подсистемы ГИС. Геоинформационное картографирование

Изучение динамики.

Для изучения динамики явлений и процессов, т.е. их возникновения, развития, изменения во времени и перемещения в пространстве, используют разновременные карты, на которых одни и те же объекты изображены в разные моменты времени. По таким картам устанавливаются не только величины изменений, но и их направления, оцениваемые векторами, и средняя скорость. По разновременным картам оценивают изменения разных типов:

- медленные (тектонические дв-ия), для выявления которых необходимы карты, разделенные большим промежутком времени,

- быстрые (синоптическая обстановка), с малым промежутком времени,

- периодические и циклические изменения (сезонные), используют разновременные карты, отражающие характерные фазы развития явления,

- эпизодические и катастрофические изменения (землетрясения), используют карты, фиксирующие моменты до и после наступления явления.

Один из наиболее наглядных способов представления результатов анализа разновременных источников – составление карт ареалов изменения явления. Это достигается путем графического оверлея – совмещение двух карт (Прошлого и современного состояния) на общей основе.

До недавнего времени карты и планы содержались на бумажной (или пластиковой) основе. Дополнительно к планам много данных хранилось в виде ведомостей, каталогов, описаний и иных бумажных документов (например, ведомость вычисления запасов в выемочных блоках, каталог координат пунктов и др.)

Десяток лет назад использование компьютеров при работе с планами и картами ограничивалось хранением их электронных образов, простейшим редактированием и выводом на плоттер. Для хранения ведомостей, каталогов и анализа информации отдельно использовались системы управления баз данных (СУБД).

В последнее время создан принципиально иной класс компьютерных систем – географические информационные системы (ГИС). Географическими их именуют только потому, что эти системы хранят и обрабатывают пространственные или графические данные.

Под ГИС понимают определенным образом организованную совокупность аппаратного и программного обеспечения, а также персонала, предназначенную для ввода, хранения, обработки, анализа и визуализации пространственно привязанной информации. С такой информацией связаны не только геодезические и маркшейдерские службы предприятий, но и природоохранные организации, органы правопорядка, пожарные и т.д.

Существенными отличиями геоинформационных систем от программных продуктов, которые ограничивались бы только отображением карт либо работой с базами данных, являются объединение графической и атрибутивной информации и наличие возможности осуществлять пространственные операции с данными. В зависимости от мощности ГИС это могут быть запросы различной сложности как к графическим объектам, так к базе данных, оверлейные операции, создание буферных зон, анализ графов (сетей) и моделирование.

Запросы к различным графическим объектам являются одной из главных задач любой геоинформационной системы. Самый простой их них – это, когда оператор мышью выделяет объект на карте. При этом открывается связанная с объектом запись атрибутивной таблицы.

Оверлей – наложение или пересечение объектов на карте. Что на что накладывается или что с чем пересекается, задается при организации запроса. Пересекающиеся или накладывающиеся объекты на карте выделяются.

Буферные зоны предназначены для оценки влияния объектов друг на друга.

Картография на современном этапе подвергается существенным преобразованиям. Воплощаются в практику теоретико-методологические исследования в области интеграции картографии и геоинформатики, возникла новая отрасль картографии - геоинформационное картографирование (ГК). В то же время новые научные направления - геоинформатика и ГК - сами продолжают интенсивно развиваться, активно взаимодействуя с новыми сферами деятельности и профессиональных знаний: науки, техники, образования, управления, маркетинга и др. Отсюда возросший интерес к ГИС и ГК.

Карты продолжают оставаться наиболее удобной формой выдачи пространственной информации потребителю и наглядного отображения реальности.

Внимание сосредоточилось на теории и методах создания картографических баз данных и математико-картографическом моделировании, создании картографических моделей, как физических явлений, так и моделей картографического изображения для представления карт на печатающих устройствах. Научные разработки в этих областях послужили основой для развития методов геосистемного пространственно-временного моделирования и его графического представления посредством картографической символики, что в результате привело не только к взаимодействию, но и отождествлению ряда методов и средств картографии и геоинформатики.

ГИС интегрируют картографическую информацию, данные дистанционного зондирования, статистику и ряд др.данных.

Признаки ГИС:

- географическая привязка данных,

- генерир-ие инф-ии,

- отражение связей,

- обеспечение принятия решений,

- оперативное управление БД за счет вновь поступающей информации.

Сердцевина ГИС – автоматизированная картографическая система (подсистемы ГИС):

- подсистема ввода информации,

- БД, СУБД,

- подсистема обработки информации,

- подсистема вывода информации.

ГИС-картографирование имеет ряд преимуществ:

- высокая степень автоматизации,

- системный подход,

- интерактивность,

- оперативность,

- многовариантность,

- многосредность (мультимедиа),

- компьютерный дизайн и т.д.

Функции ГИС:

1. автоматизированное картографирование (отбор, обновление, преобразование карт, векторно-растровые преобразования, преобразования с.к., картографических проекций, масштабов и т.д.)

2. пространственный анализ (обеспечение совместного использования и обработки картографических и атрибутивных данных в интересах создания производных данных, также анализ географической близости, анализ сетей, топологическое наложение полигонов, вычисление буферных зон.)

3. управление данными (обеспечение работы с атрибутивными данными ГИС с целью их отбора, преобразования, осуществление запросов, генерация документов, статистические вычисления, логические опреции)

11. Картография и телекоммуникация. Телекоммуникационные сети и «Всемирная паутина», карты и атласы в компьютерных сетях. Картографирование в Интернете. Геоизображения. Виды геоизображений. Классификация геоизображений. Система геоизображений,

Геоизображения, размещенные в Интернете, включают прежде всего статичные карты и атласы, а также аэро- и космические снимки, поступающие в цифровой записи. Число таких изображений чрезвычайно велико, например только государственная картографическая служба США разместила в Интернете сотни тысяч документов. Кроме того, в сети существуют многочисленные интерактивные геоизображения, то есть такие, которые сам пользователь может составлять и преобразовывать в процессе исследования. В этом случае появляются возможности для изменения или обновления содержания карт, комбинирования элементов, модификации способов изображения, выбора изучаемого района и т.п. Но, пожалуй, наиболее существенно то, что в интерактивном режиме пользователь может наносить на карты дополнительную текущую информацию.

Особую группу составляют анимации, то есть движущиеся мультипликационные геоизображения, картографические фильмы, мультимедийные картины. В Интернете представлены анимации самого разного вида - от простых электронных карт до трехмерных блок-диаграмм, пейзажных карт с меняющейся перспективой и панорам, которые показывают территорию словно с высоты птичьего полета и даже моделируют ее облет.

Наконец, в компьютерной сети размещены блоки карт, снимков и иных геоизображений, входящих в географические информационные системы (ГИС). С ними можно манипулировать: сопоставлять между собой, накладывать друг на друга, определять по ним взаимосвязи явлений, использовать для оценки и районирования территории и решения других научно-практических или учебных задач.

Основной массив в Интернете образуют оперативные карты, создаваемые в режиме реального времени, то есть в период протекания самого процесса. Они отражают актуальную справочную информацию. Подсчитано, что наибольшее место в Интернете занимают карты погоды и опасных атмосферных явлений (ураганов, циклонов). Вторые по частоте встречаемости - планы городов и дорожные карты. Другие геоизображения ориентированы на специализированное применение в научных и практических целях (например, карты динамики окружающей среды или спутниковые снимки, фиксирующие состояние сельскохозяйственных посевов). Популярны карты транспорта и навигации, картосхемы текущих событий, политических конфликтов, горячих точек, карты национальных парков, предназначенные для туризма, отдыха и путешествий.

Особое место в Интернете занимают электронные атласы. Они оказались удачной альтернативой бумажным, создание которых, как известно, требует длительного времени, иной раз растягивается на долгие годы, так что некоторые из атласов частично устаревают еще в процессе подготовки. Существуют разные типы электронных атласов. Одни из них предназначены только для визуального просмотра (перелистывания), в других предусмотрена возможность менять оформление, способы изображения и даже классификации картографируемых явлений, увеличивать и уменьшать карты, получать бумажные копии (это так называемые интерактивные атласы), третьи позволяют более разнообразно работать с картами, комбинировать и сопоставлять их, проводить по картам количественный анализ и оценку, выполнять взаимное наложение и пространственные корреляции, по существу это ГИС-атласы. Наконец, есть особые электронные Интернет-атласы, в структуре которых кроме карт, дополнительной информации и сегмента интерактивных действий обязательно присутствует еще и сегмент навигации, то есть средство перемещения по сети в поисках других карт.

Электронные национальные атласы созданы или находятся в процессе создания в Канаде, США, Швеции, Финляндии, Нидерландах, Франции, Германии, Швейцарии, Китае, Украине и других странах. Как правило, они базируются на многотомных бумажных атласах. Так, Национальный атлас Швеции включает 17 томов, Нидерландов - 20 томов, Финляндии - 25 выпусков, Испании - 40 выпусков. Правда, электронные атласы не всегда повторяют бумажные прототипы именно в связи с текущим обновлением карт, появлением новых сюжетов и даже частичным изменением структуры.

Проект Национального атласа России предусматривает наряду с многотомным печатным изданием создание двух версий: 1) электронной (упрощенной) на магнитных дискетах и компакт-дисках (СD-ROM), которая разрабатывается одновременно с традиционной бумажной версией и может быть впоследствии дополнена другой видео- и аудиоинформацией, анимациями и гипертекстом; 2) ГИС-версии, которую также предполагается расширить за счет мультимедиа и разместить в компьютерных сетях.

В последние годы появилось новое выражение - "публикация атласов в Интернете". Речь идет о размещении атласов в компьютерной сети и, конечно, прежде всего капитальных национальных атласов, отражающих состояние природы, экономики, историю и культуру страны. Такие атласы можно обновлять постоянно по мере поступления информации, например, от государственной статистической службы. Таким образом, осуществляется мониторинговое "дежурство" по атласу и по существу формируются национальные атласные информационные системы, которыми могут пользоваться учреждения и частные лица, имеющие персональные компьютеры любого типа. Примером может служить существующая в Канаде Информационная система национального атласа.

Оперативное использование атласа определяется пропускной способностью каналов, связывающих пользователей с серверами. Килобайты графической информации пока еще не очень быстро путешествуют по информационным магистралям, нередко возникают информационные пробки и Интернет становится как бы жертвой собственных достижений. Один из вариантов преодоления такой ситуации - создание так называемых гибридных атласов, когда базовые карты хранятся в памяти компьютера, а быстро меняющиеся изображения обновляются (пересоставляются) через Интернет. По такому гибридному типу создана Атласная информационная система Нидерландов, в которой постоянно актуализируются социально-экономические карты и метаданные, описывающие вновь поступившую информацию.

Еще один интересный пример - Интернет-атлас Швейцарии, страны, имеющий глубокие традиции атласного картографирования. Атлас обладает высокой интерактивностью и возможностью непрерывного обновления информации. Экран разделен на четыре сегмента: 1) сегмент "карты" содержит карты и снимки; 2) сегмент "интерактивные действия" обеспечивает возможность детального анализа избранного объекта, вызов дополнительной информации, других карт, иллюстраций, текстов; 3) сегмент "информация" включает вспомогательные справочные карты, тексты, графики, рисунки, таблицы; 4) сегмент "навигация" обеспечивает перемещение по сети для получения дополнительной информации. Для этого открываются дополнительные окна, возможны увеличение или уменьшение карт, сдвиг изображения, печатание копий, поиск, возврат и другие операции. Первая версия швейцарского атласа уже опубликована в Интернете.

Вначале на экране появляется карта мира, затем по ней выбирается нужная область, например юго-восточная часть Австралии, а далее последовательно участок Тихоокеанского побережья, где расположен город Сидней, и, наконец, план самого города. После этого, если необходимо, можно вызвать на экран план центра города или получить справочную информацию об истории города, условиях размещения в нем туристов, особенностях климата и погоды, курсе валюты и т.п.

Пока опубликованные карты телекоммуникационных сетей не отличаются сложностью.

Один из крупных российских проектов развития телекоммуникации связан с информатизацией высшего образования и созданием федеральной университетской компьютерной сети. В качестве транспортной среды выбрана спутниковая связь, позволяющая охватить всю территорию России и разместить приемно-передающие станции во всех федеральных опорных центрах. Москва и Санкт-Петербург образуют распределенное ядро сети RUNNET, через которую осуществляются связь с другими российскими сетями и выход в Интернет через волоконно-оптический кабель и скандинавские сети. Сегодня уже около 60 крупнейших вузов страны могут пользоваться услугами Интернета, в том числе и его геоинформационными ресурсами.

КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ИНТЕРНЕТА

Связь - одна из самых "географичных" отраслей народного хозяйства. Теперь она становится инструментом интеграции хозяйственной жизни государств всего мира, средством ее интернационализации. Формируется даже особое научное направление: география мировой телекоммуникационной связи. На глазах происходит формирование нового информационного пространства, и значительную его подобласть составляет геоинформационное пространство - среда, в которой функционируют цифровая геоинформация и геоизображения разных видов и назначения.

Пользователи Интернета быстро оценили новые возможности интерактивного составления карт. Один из самых доступных вариантов - создание картограмм и картодиаграмм по статистическим данным (с этого начиналась вся автоматизированная картография). В этом случае не требуется особой обработки исходной информации, достаточно иметь базы статистических данных и картографическую основу с сеткой административного деления территории. Появился даже термин "интерактивная композиция карт".Более сложные тематические карты требуют специального поиска и подбора источников, их последующего совмещения и комбинирования, управления разными базами данных, выполнения процедур отбора, генерализации и классификации, подбора способов изображения и т.п. Для показа динамики применяют средства анимации, добавляют звуковой ряд.

Новые технологии позволяют разнообразить оформление карт, применять самый современный дизайн, а настольные печатающие и издательские картографические системы высокого разрешения размножают их в нужном количестве экземпляров. Все это позволяет говорить об Интернет-картографировании как особой ветви современной автоматизированной картографии. Для их развития необходима достаточно высокая картографическая культура пользователей в сочетании с хорошим знанием возможностей электронных сетей. И это еще раз подтверждает актуальность повышения уровня современного картографического образования.

Геоизображение – пространственно – временная, масштабированная, генерализированная модель процессов или объектов, представленная в графической форме,

Геоизображения бывают:

- статические или динамические,

- плоские – объемные,

- различной размерности (2,3,4 - мерные),

Дата добавления: 2015-06-04