Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Введение. Курс лекций для студентов ДО




Лекция 1

ОСНОВЫ ГЕОИНФОРМАТКИ

 

 

Курс лекций для студентов ДО

 

 

Екатеринбург - 2011

 

 

Лекция 1. 3

Введение.. 3

1.1. ГЕОИНФОРМАТИКА – ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ.. 4

Лекция 2. 8

2.1. Геоинформационные технологии.. 8

2.2. Геоинформационные системы... 10

2.2.1. Аппаратное обеспечение ГИС.. 12

Периферийные устройства. 13

Устройства ввода. 13

Устройства вывода информации. 18

Оптимальный набор аппаратных средств. 21

Лекция 3. 23

3.1. Информационное обеспечение ГИС.. 23

Данные. 23

Информация. 23

Знания – производная информации. 24

3.2. Особенности организации данных в геоинформационных системах.. 27

3.2.1.Пространственные данные. 30

Растровые данные. 30

Матричные данные. 32

Векторные данные. 33

3.2.2. Топологическая и объектная модели. 35

Лекция 4. 42

4.1. Топографическая привязка данных. 42

4.2. Система геодезических координат.. 43

4.3. Картографические проекции.. 44

Лекция 5. 56

5.1. Атрибутивные данные.. 56

5.2. Шкалы представления атрибутивных данных.. 58

Лекция 6. 64

6.1. Цифровые модели карт.. 64

6.1.1. Геореляционная модель. 64

6.1.2. Интегрированная модель. 69

6.1.3. Объектно-ориентированная модель. 70

6.2. Метаданные.. 71

Лекция 7. 72

7.1. Принцип послойной организации данных в ГИС.. 72

Лекция 8. 75

8.1. Интеграция данных в БД ГИС.. 75

8.1.1. Способы ввода графической информации в ГИС.. 78

Лекция 9. 84

9.1. Программное обеспечение ГИС.. 84

Лекция 10. 93

10.1. Задачи, решаемые ГИС.. 93

Список литературы... 98

 


 

Исследование и использование природных ресурсов, рациональное ведение народного хозяйства, охрана природы и мониторинг, принятие важных технических решений, связанных с окружающей средой, невозможны без прочного информационного обеспечения. При освоении месторождения, добыче и транспортировке полезных ископаемых недропользователи в первую очередь сталкиваются с проблемой сбора, накопления и обработки больших объёмов пространственной информации. Традиционно основной способ представления любой информации о земной коре заключался в графическом построении какого-либо параметра на бумаге в виде карт изолиний, контурных карт, схем и т.п. в географических проекциях. Объем пространственной информации со временем неуклонно возрастает, ее источники многочисленны и разнообразны. Возникает проблема со сбором и обобщением имеющегося материала по площади исследования, кроме того, карты на бумажных носителях подвержены быстрому физическому старению. Не только в силу физического старения, но и по существу – пока карта готовится к изданию, она уже содержит ошибки и неточности в связи с непрерывным поступлением новой информации и новых алгоритмов ее преобразования. Таким образом, все труднее становится выполнение задачи по быстрому получению информации и поддержки ее актуальности. Поэтому столь же давно рождались идеи об автоматических и быстрых способах построения и хранения карт в цифровом виде.

В настоящее время для систематизации и анализа пространственной информации применяется новый тип информационных технологий - геоинформационные системы (ГИС), которые позволяют осуществлять сбор, хранение, увязку, обработку и анализ всех данных в цифровой компьютерной форме.

В чём же преимущество ГИС перед другими информационными системами? В первую очередь это возможность визуального отображения пространственных данных при сохранении всех особенностей по хранению и обработке информации, присущих системам управления базами данных (СУБД). В отличие от других типов инструментов ГИС базируется на информации, привязанной к координатам на карте, и позволяет представить ее в графическом виде для интерпретации и принятия решений.

1.1. ГЕОИНФОРМАТИКА – ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

 

В основном объеме информации преобладает география. География является связующим звеном информации, получаемой из разных источников.

Прежде всего, это различные типы карт:

- планы застроек,

- топографические карты,

- тематические карты различного содержания, в нашем случае – геологические, геохимические, карты геофизических полей,

- аэро- и космические снимки.

Объем пространственной информации неуклонно возрастает. Возникает проблема со сбором и обобщением имеющегося материала на площадь исследования, кроме того, карты на бумажных носителях подвержены быстрому физическому старению. Бумажная основа карт со временем дает усадку, коробится, ломается, делает невозможным точное совмещение карт из разных источников и понижает точность результирующей карты, а значит и результат исследований. Вторая проблема: кроме физического старения вся картографическая информация быстро меняется с течением времени. Таким образом, все труднее становится выполнение задач: быстроты получения информации и ее актуальность.

Решение такой задачи стало возможным с развитием компьютерных технологий. Первой попыткой использования возможностей компьютеров в сборе и хранении картографической информации стали банки географической или пространственной информации. Табличные и текстовые данные, характеризующие объект с заданными координатами систематизировались в единой базе данных.

С развитием компьютерных технологий, т.е. мощности компьютеров и программного обеспечения появилась возможность визуализации этих данных на дисплее в заданных координатах. Возникло новое направление компьютерных технологий – геоинформатика и инструмент этого направления геоинформационные системы (ГИС).

На первом этапе геоинформационные системы отвечали своему определению географические информационные системы и могли характеризоваться как «компьютеризированная база данных (БД), в которой хранятся пространственные данные». По истечении некоторого времени это определение устарело и даже само название следует рассматривать именно как геоинформационные, а не географические. Это обусловлено тем, что:

- процент чисто географических данных в таких системах незначителен,

- технологии обработки данных имеют мало общего с традиционной обработкой географических данных,

- географические данные служат лишь базой решения большего числа прикладных задач, цели которых далеки от географии.

Кроме того БД (и не одна) – это только основа ГИС, а полная технология обработки информации значительно шире, чем просто работа с базой данных. Современная ГИС рассчитана не только на обработку данных, но может еще выступать и в роли эксперта при решении определенных задач. И, наконец, данные, которые обрабатывает и хранит ГИС, имеют не только пространственную, но и временную характеристику.

В настоящее время ГИС – это технология, которая объединяет традиционные операции при работе с базами данных, такие как, например, запрос и пространственный анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического анализа, которые предоставляет карта. Эти возможности отличают ГИС от других геоинформационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре задач, связанных:

- с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира,

- с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а так же их возможных последствий,

- с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий.

Выделить единое определение ГИС весьма затруднительно. Дело видимо в том, что эта технология в значительной степени универсальная, быстро развивающаяся и проникающая во все новые сферы жизни и деятельности человека. Каждый автор новой книги пытается найти наиболее приемлемое для его сферы определение.

История развития геоинформатики насчитывает около 50 лет. Первые разработки появились в Канаде и Швеции в конце 60-х. ГИС первого поколения отличала ориентация на задачи инвентаризации земельных ресурсов, земельного кадастра и учета в интересах совершенствования системы налогообложения. Это решалось путем автоматизации земельно-учетного документооборота, в виде банков данных соответствующей специализации. Основная функция ГИС состояла во вводе в машинную среду первичных учетных документов для хранения и регулярного обновления данных.

Инвентаризационные задачи на исходной основе решались путем массового цифрования карт. Первый и главный шаг, который вывел ГИС из круга баз данных общего назначения, заключался во введении в число атрибутов операционных объектов (земельных участков, строений, физических и юридических лиц) признака пространства. В этот период сформировалось понятие пространственных объектов, описываемых их позиционными и непозиционными атрибутами. Оформились две линии представления данных - растровые (ячеистые) и векторные структуры. Чуть позже была создана технология цифрования карт. Поставлены и решены задачи, образующие ядро геоинформационных технологий: наложение (оверлей) разноименных слоев и другие операции манипулирования пространственными данными, включая определение принадлежности точки полигону, операции вычислительной геометрии вообще.

Функциональная ограниченность ГИС первого поколения (например, отсутствие или примитивность средств графической и картографической документации) имела чисто технические причины:

-неразвитость периферийных устройств;

-пакетный режим обработки данных (дисплей, применение которого позволило реализовать интерактивное взаимодействие оператора и машины, появился только в середине 70-х.);

-непереносимость программного обеспечения;

-критичность вычислительных ресурсов по отношению к объемам данных и времени обработки их.

В силу этих же причин начало эры геоинформатики в России было отодвинуто на долгий срок. Первые активные шаги в освоении и применении ГИС осуществлены в Росси около двадцати лет назад. За это время она нашла широкое применение во всех областях деловой активности – природо- и недропользовании, охране окружающей среды, землепользовании, при решении задач городского и коммунального хозяйства, прогнозе и устранении последствий чрезвычайных ситуаций и т.д..

Все перечисленное - это лишь небольшая часть возможного использования геоинформационных систем. Систем, которые базируются на принципах науки - геоинформатика. Так что же такое геоинформатика и геоинформационные технологии?

Вопросы для самопроверки:





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 335; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.