Blog Posted by on 2-2-2025 in Взаємодія в роботі

Геоінформаційна система (Географічна інформаційна система, ГІС) – це система, здатна створювати, керувати, візуалізувати та аналізувати дані будь-якого типу. Вона є унікальним поєднанням просторових даних з описовою інформацією, що дозволяє створювати карти і проводити аналіз у різних областях. ГІС не тільки допомагає покращити ефективність і якість прийнятих рішень, але й сприяє глибшому розумінню закономірностей та взаємозв'язків між об'єктами у географічному контексті [1] .

Історія становлення геоінформаційних систем

Новаторський період (кінець 1950-х – кінець 1960-х років)

Цей період характеризується дослідженням ключових можливостей інформаційних систем, накопиченням практичного досвіду, розробкою перших масштабних проектів та теоретичних праць. У цей період відбулися такі події:

  • розробка електронних обчислювальних машин (ЕОМ) у 1950-х роках;
  • поява дигітайзерів, плотерів, великих сканерів, графічних дисплеїв та інших периферійних пристроїв у 1960-х роках;
  • розробка програмних алгоритмів та процедур для графічного представлення інформації на екранах та за допомогою плотерів;
  • створення методів просторового аналізу;
  • розробка програмних засобів управління базами данных[2] .

Період державного впливу (початок 1970-х – початок 1980-х років)

Період характеризується створенням та розвитком великих геоінформаційних проектів під заступництвом держави, що відповідає назві періоду.Збільшується кількість державних інститутів у галузі геоінформаційних технологій, при зниженні ролі та заслуг окремих дослідників та невеликих груп [3] .

У США, у наукових колах того часу, активно обговорювалися питання застосування ГІС при обробці та поданні даних національних переписів населення (U.S. Census data). Було поставлено завдання перед фахівцями щодо розробки методики, що дозволяє вести географічну «прив'язку» даних перепису. Головною концептуальною проблемою було завдання переведення адрес проживання громадян, зазначених у їх анкетах, у географічні координати, для подальшого формування електронної карти країни з урахуванням даних перепису населення. У зв'язку з цим перед Національним Бюро перепису США (U.S. Census Bureau) порушувалося питання про створення абсолютно нового підходу до перепису населення, з урахуванням географічного проживання громадян країни. Результатом роботи є перепис населення США в 1970 році, який був проведений з урахуванням застосування геоінформаційної системи [3] .

Період комерціалізації та споживання (початок 1980-х років – нині)

У цей період спостерігається розширення асортименту програмних продуктів на ринку, зростання популярності настільних геоінформаційних систем та збільшення сфери застосування ГІС-технологій за рахунок інтеграції з базами даних. У той же час помітно збільшилася кількість непрофесійних користувачів, що сприяє розвитку комерційної сфери в галузі геоінформаційних систем та посиленню конкуренції між виробниками [2] .

ГІС стала важливим інструментом для обміну інформацією та спільної роботи у різних галузях людської діяльності.Сотні тисяч організацій по всьому світу активно використовують ГІС, створюючи мільярди карток, щоб візуалізувати дані, знаходити взаємозв'язки та розробляти прогнози [4] .

Класифікація

Класифікація ГІС можлива за кількома критеріями:

За функціональними можливостями:

  • повнофункціональні ГІС – загального призначення;
  • спеціалізовані ГІС — орієнтовані рішення конкретної завдання у будь-якої предметної області;
  • інформаційно-довідкові системи для домашнього та інформаційно-довідкового користування [5] .

За архітектурним принципом побудови:

Закриті системи – це ГІС, обмежені можливостями і не дозволяють розширювати функціонал. Вони здатні виконувати лише операції, визначені на даний момент покупки, і за зміні завдань можуть стати марними. Змінити закриті системи зазвичай неможливо, тому вони мають низьку вартість та короткий термін служби. На відміну від них, відкриті системи передбачають відкритість користувача і можливість адаптації під вимоги. Вони мають спеціальні інструменти, такі як мови програмування, для створення додаткових функцій. Розширюваність відкритих систем дозволяє використовувати їх у майбутньому, у розвитку завдань. Хоча ці системи дорожчі, мають довгий життєвий цикл [6] .

За територіальним (просторовим) охопленням:

  • глобальні, або планетарні ГІС, орієнтовані на аналіз, вирішення та прогнозування проблем на світовому рівні;
  • загальнонаціональні ГІС, призначені для вирішення завдань окремих країн чи націй;
  • державні на вирішення прикордонних і міждержавних завдань;
  • регіональні, орієнтовані рішення завдань окремих областей, регіонів, штатів;
  • локальні ГІС для вирішення завдань малих міст, сіл, селищ та інших місцевостей [7] .

За проблемною орієнтацією:

  • екологічні та природокористувальні;
  • галузеві (водних ресурсів, лісокористування, геологічні, туризму тощо);
  • інженерні (проектування споруд);
  • майнові (для обробки кадастрових даних);
  • інвентаризаційні;
  • для тематичного та статистичного картографування [8] .
  • соціально-економічні;
  • кадастрові;
  • інвентаризаційні;
  • туристичні [5] .

За способом організації просторових даних:

  • векторні (об'єкти описуються значеннями координат);
  • растрові (об'єкти представляються як растрового зображення);
  • гібридні, або інтегральні (що поєднують два види даних) [9] .

Геоінформаційний проект

Етапи розробки геоінформаційного проекту:

У ході роботи над геоінформаційним проектом можна виділити такі етапи:

1. Визначення задачі. На цьому етапі визначається завдання, яке ставиться перед користувачем. Часто виникає необхідність збору та систематизації великого обсягу інформації про просторові об'єкти, процеси та явища, або маніпулювання наявними просторовими даними.

2. Проведення аналізу існуючих методик та розробок для вирішення поставленого завдання. Споживач інформації дійшов висновку необхідність використання геоінформаційних технологій на вирішення завдання.

3. Консультації. Полягають у зверненні за допомогою до фахівців з геоінформаційних технологій, проведення технічних семінарів та консультацій. Завдання уточнюється та розробляється календарний план робіт.

4. Вибір остаточної технології виконання работ. Можливе додаткове навчання виконавців та розробка спеціалізованих програм.

6. Презентація проміжних результатів замовнику.

7. Усунення зауважень.

8.Надання готового товару.

9. Запуск проекту та налагодження.

10. Вирішення проблемних питань [10] .

Подання даних

Інформація в геоінформаційних системах зазвичай описує реальні об'єкти, такі як дороги, будинки, водоймища, лісові масиви. Реальні об'єкти можна розділити на дві абстрактні категорії: дискретні (будинки, територіальні зони) та безперервні (рельєф, рівень опадів, середньорічна температура). Для представлення цих двох категорій об'єктів використовуються векторні та растрові дані [11] .

Растрові дані зберігаються у вигляді наборів величин, упорядкованих у формі прямокутної сітки. Осередки цієї сітки називаються пікселями. Найбільш поширеним способом отримання растрових даних поверхні землі є дистанційне зондування, що проводиться за допомогою супутників. Зберігання растрових даних може здійснюватися у графічних форматах, наприклад TIFF або JPEG [11] .

Векторні дані мають набагато менший розмір, ніж растрові. Їх легко трансформувати та проводити над ними бінарні операції. Векторні дані дозволяють проводити різні типи просторового аналізу, наприклад пошук найкоротшого шляху в дорожній мережі. p align="justify"> Найбільш поширеними типами векторних об'єктів є точки, полілінії, багатокутники. Якщо геометрія об'єкта складається з одного вузла, він вважається точковим об'єктом. Якщо геометрія об'єкта і двох і більше вузлів, і навіть перший і останній вузли не збігаються, це лінійний об'єкт. Якщо об'єкт утворений трьома чи більше вузлами, у своїй перший і останній вузли збігаються, це полігональний об'єкт. Вибір точок для представлення об'єктів реального часу залежить від масштабу, зручності та типу об'єктів, що використовується.Точковий об'єкт є один вузол, тоді як полілінія складається з двох і більше вузлів. Полілінія є шлях, який проходить через кожен вузол. При з'єднанні двох вузлів утворюється лінія, а при з'єднанні кількох ліній — полілінія. Полілінії використовуються для відображення лінійних об'єктів, таких як дороги, річки, горизонталі та інші. До геометрії поліліній можуть бути додаткові вимоги [12] .

Семантичні дані (атрибути) можуть бути прив'язані до векторних об'єктів ГІС. Наприклад, на карті зонування до майданних об'єктів можуть бути прив'язані характеристики типу зони. Користувач визначає структуру та типи даних. На основі чисельних значень, наданих векторним об'єктам, можна будувати тематичні карти, де ці значення позначені різними кольорами або розмірами кіл [13] .

Аналіз геопросторових даних

Геопросторовими даними є будь-які дані, пов'язані з певними місцями на поверхні землі або містять інформацію про них, включаючи тривимірну інформацію. Геопросторовий аналіз включає збір, відображення, обробку та аналіз зображень, а також використання глобальної системи позиціонування (GPS), супутникових зображень та даних за минулі періоди [14] .

Перспективними напрямками у ГІС є:

– розробка архітектури та методів проектування баз геопросторових даних та систем управління ними;

– використання методик аналізу даних дистанційного зондування землі з метою верифікації та оновлення просторово-часової інформації про метагеосистеми;

— розробка систем раціональної організації та використання ГІС-технологій, їх інтеграція у виробничі та управлінські процеси для обґрунтування проектних рішень щодо оптимізації метагеосистем;

– Реалізація геопортальних рішень як частини інфраструктури просторових даних, спрямованих на візуалізацію та розповсюдження даних про метагеосистем широкому колу користувачів за допомогою мережі Інтернет [15] .

Вирішення стратегічних завдань розвитку держави та суспільства засноване на тотальному впровадженні географічної інформації у практику прийняття управлінських рішень у землеустрої, природокористуванні, територіальному плануванні, управлінні землекористуванням та інших. В умовах становлення та розвитку цифрової економіки ключовим завданням є розробка фундаментальних підходів проектування проблемно-орієнтованих геоінформаційних систем для підтримки прийняття управлінських рішень у галузі аналізу, моделювання та прогнозування функціонування метагеосистем, планування високоефективних культурних ландшафтів [15] .

Сфери застосування ГІС

В даний час для ефективного та оперативного управління ГІС можуть використовувати підрозділи різних міністерств, місцеві адміністрації, комунальні служби, природоохоронні організації, охорона здоров'я, транспортні, торгові та фінансові підприємства. Підрозділи різних міністерств (наприклад, МНС), будучи серйозними організаціями, вже використовують специфічні або загальнодоступні ГІС (наприклад, ГІС "Інтеграція", "Географ", "Панорама"). За допомогою ГІС на електронні карти наносяться осередки пожеж, зони затоплень та руйнувань, які допомагають приймати ефективні рішення у різних ситуаціях [16] .

Завдання управління муніципальним господарством одна з найбільших областей додатків ГВС. У будь-якій сфері діяльності місцевої адміністрації (обстеження земель, управління землекористуванням, управління ресурсами, облік стану власності та дорожніх магістралей) застосовні ГІС. При цьому достатньо однієї топографічної основи, а кожен відділ адміністрації може через базу даних висвічувати свої об'єкти на даній території (відділ планування та розвитку території відображає об'єкти, що будуються або об'єкти, на яких проводяться реконструкції, управління з фізичної культури і спорту, відображає спортивні об'єкти тощо). ) [16] .

Виробники геоінформаційних систем

Найпопулярнішою ГІС у Росії є «ГІС Географ / GeoDraw». Вона розробляється з 1992 року та має понад 2700 інсталяцій. Розробники взяли за основу систему IDRISI, реалізувавши у ній самі функції, як і в цієї ГІС, але зробили це краще. ГІС «Географ» підтримує клієнт-серверні програми, має двомовний російсько-англійський інтерфейс, працює з базами даних через ODBC. Копії «Географ» працюють у багатьох країнах Європи та Північної Америки. Компанія також має дуже добрий сайт, що надає вичерпну інформацію про її продукти [17] .

ГІС «Панорама» є універсальною геоінформаційною системою, що має засоби створення та редагування цифрових карт та планів міст, обробки даних дистанційного зондування землі, виконання різних вимірювань та розрахунків, оверлейних операцій, побудови 3D моделей, обробки растрових даних, засоби підготовки графічних документів у цифровому та друкованому вигляді, а також інструментальні засоби для роботи з базами даних [18].

ГІС "Парк" була створена в 1991 році і має близько 600 інсталяцій. Особливість ГІС – використання експертних систем для прогнозування просторових явищ ГІС Sinteks Abris. Останнім часом активність компанії різко впала через брак ресурсів для розробки нових продуктів [17].

ГІС ObjectLand підтримує повний набір операцій над табличними даними. Аналітичні операції над просторовими даними включають отримання тематичних уявлень користувача базових карт, пошук і виділення об'єктів на карті, отримання просторових оцінок на групах об'єктів, що задовольняють заданим критеріям [19] .

ГІС «ІнГЕО» була розроблена в Уфі, і тепер першу фазу муніципальної інформаційної системи введено в експлуатацію в цьому місті. У Росії ДВС «ІнГЕО» широко застосовується у багатьох містах і областях, таких як Самара, Братськ, Єкатеринбург, Оренбург, Челябінська область, Башкирія та інші, із загальною кількістю понад 300 підприємств. ДВС «ІнГЕО» дозволяє створювати топологічно правильні цифрові карти, забезпечує регламентований доступ до єдиної інформаційно-картографічної бази.Дані системи зберігаються на центральному комп'ютері-сервері, підключеному до комп'ютерної мережі, або на декількох серверах, забезпечуючи коректний обмін оновленими даними [20] .

Література

  • Новосільський К., Чумичов П. О. Застосування геоінформаційних систем у галузях виробничої діяльності // Молодий учений: Журнал. – 2017. – № 15.
  • Журкін І. Г., Шайтура С. В. Геоінформаційні системи. – М.: КУДИЦЬ-Прес, 2009. – 272 с.
  • Польшакова Н. В., Коломейченко О. С., Яковлєв А. С. Інформаційні системи економіки. – М.: Буки Веді, 2016. – 480 с.
  • Польшакова Н.В., Котова Є.І., Чернікова К.С. Використання геоінформаційних технологій у моніторингу сільськогосподарських земель // Актуальні проблеми гуманітарних та природничих наук: Журнал. – 2014.

Примітки

  1. ↑Що таке ГІС?(неопр.) . Esri. Дата звернення: 28 березня 2024 року.
  2. ↑ 2,02,1Ніколаєва О. Г. Геоінформаційні системи (ГІС). – Іркутськ: ІГУ, 211. – 127 с.
  3. ↑ 3,03,1 Історія розвитку ГІС(неопр.) . GIStechnik. Дата звернення: 31 березня 2024 року.
  4. ↑Історія ГІС(неопр.) . Esri. Дата звернення: 31 березня 2024 року.
  5. ↑ 5,05,1Карчагіна Л.П. Географічні та земельно-інформаційні системи. – Майкоп, 2016. – 151 с.
  6. ↑Кащенко Н.А., Попов Є.В., Чечін А.В. Геоінформаційні системи. – Нижній Новгород: ННГАСУ, 2012. – 130 с.
  7. ↑Дані. Виконавці. Методи(неопр.) . megalektsii.ru. Дата звернення: 29 березня 2024 року.
  8. ↑Типи ГІС(неопр.) . textbook.tou.edu.kz. Дата звернення: 29 березня 2024 року.
  9. ↑Вступ до геоінформаційних систем. Векторні, растрові дані(неопр.) . GIS-Lab. Дата звернення: 31 березня 2024 року.
  10. ↑Карманов А.Г., Книшев А.І., Єлісєєва В.В. Геоінформаційні системи територіального управління. – СПб. : ІТМО, 2015.- 121 с.
  11. ↑ 11,011,1Подання даних у ГІС (Шари)(неопр.) . Департамент інформатизації та зв'язку Краснодарського краю. Дата звернення: 31 березня 2024 року.
  12. ↑Векторні дані(неопр.) . Документація QGIS 2.8. Дата звернення: 31 березня 2024 року.
  13. ↑Дані ГІС. Зберігання. Формати(неопр.) . stydopedya.ru. Дата звернення: 31 березня 2024 року.
  14. ↑Геопросторова інформація(неопр.) . ITU. Дата звернення: 1 квітня 2024 року.
  15. ↑ 15,015,1Ямашкін А. А., Зарубін О. А., Ямашкін С. А. Цифрові технології аналізу геопросторових даних з метою сталого розвитку регіону: досвід Мордовського університету // Московський економічний журнал: Журнал. – 2022. – № 5. – С. 335 .
  16. ↑ 16,016,1Анпілогов В.М., Карцан І.М. Основні сфери застосування геоінформаційних систем // Решетневські читання: Журнал. – 2011. – С. 160 .
  17. ↑ 17,017,1Російські геоінформаційні системи та геомодулі(неопр.) . OpenGL.org.ru. Дата звернення: 1 квітня 2024 року.
  18. ↑Геоінформаційні технології Панорама(неопр.) . МІІГАіК. Дата звернення: 1 квітня 2024 року.
  19. ↑Розенберг І.М., Святов Д.С., Гітіс С.А. Геоінформаційна система ObjectLand // Вісті Південного федерального університету. Технічні науки: Журнал. – 2000.
  20. ↑Геоінформаційні системи та ГІС «ІнГЕО»(неопр.) . ГеоІнфоГрад. Дата звернення: 1 квітня 2024 року.

Ця стаття має статус «готової». Це не говорить про якість статті, проте в ній вже достатньо розкрито основну тему. Якщо ви хочете покращити статтю – правте сміливо!

Геоінформаційні системи - Kozak

За останні п'ять десятиліть ГІС перетворилася з концепції на науку. Феноменальна еволюція ГІС від елементарного інструменту до сучасної, потужної ІТ-платформи для розуміння та планування нашого світу відзначена кількома ключовими віхами.

Витоки ГІС

Зародження геоінформаційних систем (ГІС) розпочалося у 1960-х роках з появою комп'ютерів та концепцією кількісної географії. ГІС спочатку народилася у науковій спільноті. Пізніше Національний центр географічної інформації та аналізу, очолюваний Майклом Гудчайлдом, формалізував дослідження з ключових тем географічної інформатики, таких як просторовий аналіз та візуалізація. Ці зусилля сприяли кількісній революції у світі географічної науки та заклали основу для ГІС.

Перша ГІС

Новаторська робота Роджера Томлінсона зі створення географічної інформаційної системи Канади призвела до появи першої комп'ютеризованої ГІС у світі 1963 року. Уряд Канади доручив Томлінсону створити систему з урахуванням природних ресурсів країни. Він передбачав використовувати комп'ютери для об'єднання даних про природні ресурси з усіх провінцій. Під керівництвом Томлінсона було створено автоматизовану обчислювальну систему для зберігання та обробки великих обсягів даних, що дозволило Канаді розпочати свою національну програму управління землекористуванням. Ця система отримала ім'я "Канадська ГІС"

Гарвардська лабораторія

1964 року в Північно-Західному університеті Говард Фішер створив одну з перших картографічних програм, відому як SYMAP. У 1965 році він заснував Гарвардську лабораторію комп'ютерної графіки та просторового аналізу. У лабораторії створювалися та вдосконалювалися перші комп'ютерні програми для створення карт, також Гарвардська лабораторія стала дослідницьким центром просторового аналізу та візуалізації.Багато ранніх концепцій ГІС та її додатків були розроблені в лабораторії талановитим колективом географів, програмістами та іншими фахівцями з різних областей.

Основа Esri

У 1969 році Джек Денджермонд – член Гарвардської лабораторії та його дружина Лора заснували Інститут дослідження систем довкілля (Esri). Консалтингова компанія Esri застосовувала комп'ютерне картографування та просторовий аналіз, щоб допомогти відповідальним за землеустрій та керуючим земельними ресурсами приймати обґрунтовані рішення. Ранні роботи компанії продемонстрували переваги геоінформаційного підходу у вирішенні багатьох завдань. Esri також вела розробку багатьох методів ГІС-картографування та просторового аналізу, які використовуються досі. Результати цих робіт викликали широкий інтерес до програмних компонентів та робочих процесів компанії, які є стандартними для ГІС.

Комерціалізація ГІС

У міру того, як обчислення техніка ставали дедалі потужнішими, Esri вдосконалювала свої програмні інструменти. Робота над проектами, які вирішували реальні проблеми, спонукала компанію до досліджень та розробки ГІС інструментів, які могли б використовуватися широко. Робота Esri отримала визнання наукової спільноти як новий спосіб просторового аналізу та планування. Для більш ефективного аналізу зростання кількості проектів Esri розробила ARC/INFO – перший комерційний ГІС-продукт. ARC/INFO була випущена в 1981 році і послужила трансформації Esri у компанію-розробника програмного забезпечення.

ГІС сьогодні

ГІС дає людям можливість створювати власні шари даних на інтерактивних картах, щоб допомогти вирішити реальні проблеми.ГІС також перетворилася на засіб для обміну даними та спільної роботи практично у будь-якій галузі людської діяльності. Сьогодні сотні тисяч організацій по всьому світу діляться своєю роботою та щодня створюють мільярди карток, щоб розповідати історії, знаходити закономірності та будувати прогнози.

ГІС – спрямована на виявлення сенсу в даних та отримання ідей. Геоінформаційні системи швидко розвиваються та забезпечують абсолютно нову основу та процес для розуміння.