Тема 1. Загальна характеристика гіс

Стимулом для розвитку ГІС з'явились дослідження навколишнього середовища. Це призвело до розробки проблем геокодування, створення координатної системи, картографічної прив'язки даних, автоматизації вводу даних, спеціальних мовних засобів. Збереження даних у ГІС потребує розробки і вибору формату та структури даних. Результати обробки інформації можуть бути представлені у вигляді таблиць, графіків і, що дуже важливо, картографічної інформації. Це дозволяє зробити картографічні моделі території досліджень, виконати аналіз закономірних зв'язків у розподілі властивостей геологічного середовища. Ці моделі можуть бути виведені у вигляді звичайних паперових карт, які називають твердими копіями.

Взаємовідношення ГІС та інших типів програмних засобів досить складні. Існують тісні взаємозв'язки ГІС з багатьма графічними системами. Є багато систем, що претендують на назву ГІС. Розглянемо три основних класи систем-претендентів на ГІС.

Перша - потужна та серйозна графічна система - система автоматизації проектування (САПР), що базується на програмах AutoCAD. Робота з графікою, суміщення з системами управління, базами даних, площинні графічні перетворення та побудови тримірних зображень дозволяють умовно віднести цю систему до ГІС.

Другим претендентом є звичайні реляційні СУБД з розширеннями для роботи з графічними полями чи полями даних типу MEMO. Більшість таких ГІС - це інтеграція СУБД з AutoCAD.

Третій тип - це системи обробки зображень, що призначені для роботи з даними аеро- та космозйомок, системами дистанційного зондування Землі.

Існують різноманітні растрові та векторні графічні редактори, які іноді розглядаються як ГІС, але ці редактори є тільки компонентами і можуть входити до ГІС як складові частини.

Абсолютно природна близькість ГІС та спеціалізованих картографічних і геодезичних пакетів (обробка даних польових геодезичних зйомок та побудова по ним карт з цифровими моделями рельєфу місцевості).

Таким чином, у програмних засобах різної направленості інтенсивно розвиваються доповнення, версії та включення ГІС (від простої візуалізації результатів у картографічному вигляді до спеціалізованих ПС). Підсумкова інвентаризація програмних засобів ГІС картографічної комп'ютерної графіки, що виконана Міжнародною географічною спілкою, виділяє такі великі групи ГІС:

- Full GIS - повнофункціональні ГІС;

- Special GIS -спеціалізовані ГІС;

- Desktor Mapping System - настільні ГІС. Розмежування ГІС на ці класи обумовлено:

- технічними комплексами, які забезпечують їх функціонування (від потужних комп'ютерних комплексів до персональних ЕОМ);

- функціональними взаємодіями, що надаються користувачу для обробки даних.

Повнофункціональна географічна інформаційна система (Full GIS)забезпечує:

1. Можливості уведення даних у комп'ютер.

2. Засоби двостороннього зв'язку між картографічними об'єктами та записами реляційних чи інших типів баз даних для розв'язування завдань користувача.

3. Систему управління візуалізацією даних, їх пошуком, ув'язкою за принципами довільної вибірки довільних комбінацій даних, що існують у комп'ютері або є доступними для нього (принцип SQL-запитів).

4. Комплекс комп'ютерного перетворення систем координат та трансформації картографічних проекцій.

5. Засоби зберігання та маніпулювання позиційними і непозиційними атрибутами у базах даних. Виконання просторового пошуку даних.

6. Растрово-векторні та графічне суміщення растрових і векторних зображень.

7. Вимірювальні операції.

8. Полігональні операції

9. Підтримку топологічних взаємовідносин між об'єктами, перевірку геометричної коректності карти (замкнутість площинних об'єктів, пов'язаність, прилягання).

10. Аналітичні та моделюючі операції

11. Аналіз поверхні.

12. Виконання підготовки комп'ютерних варіантів карт та їх інформаційних шарів; створення власної

13. Картографічну графіку монохромного та кольорового відтворення карт.

14. Вивід даних та документування результатів з використанням різноманітних пристроїв (відеотермінали, принтери, плоттери, мікрофільми та факсимільні пристрої"). Отримання високоякісних твердих копій.

Топологічні векторні структури даних, якими є карти, по своїй природі складні і мають обсяги, тому їх комп'ютерна обробка вимагає інтенсивного обрахунку при роботі з довгими цілими та дійсними числами подвійної точності з використанням операцій з плаваючою комою.

Якісне відображення картографічних побудов ставлять підвищені вимоги до кольорової гами, а наявність заливок та штриховок (крапу) великої кількості полігонів складної конфігурації визначає підвищені вимоги до швидкості регенерації даних на екрані.

Серйозні картографічні побудови (особливо регіональні оцінки територій або багатофакторний аналіз) вимагають включення у роботу дуже великих об'ємів даних (як фактографічних, так і картографічних) та відповідне їх розміщення як у вигляді баз даних, що зберігаються з розмірностями більше 1 гігабайта, так і тих, що оперативно обробляються (від 32 і вище мегабайт).

Найбільш складно розв'язуються задачі ПС-технологій при обробці растрових зображень. Значна частина спеціалізованих ГІС реалізована на базі повнофункціональних ГІС шляхом їх цільової орієнтації (семантична частина), усічення функцій та їх заміни спеціалізованими блоками. "Настільні" або "персональні" ГІС (Desktoр Mapping System) виділені окремо, як ГІС низького рівня і орієнтовані на програмно-технічні комплекси на базі різноманітних типів ПЕОМ. Суттєва риса персональних ГІС-технологій у порівнянні з повнофункціональними полягає у тому, що повний перевід усіх можливостей (Downsizing) нездійснений через значну різницю у можливостях "платформ" або "робочих станцій", на яких реалізовані останні, від можливостей, які надають персональні комп'ютери.

Аналіз можливостей настільних ГІС-технологій призводить до висновку, що полігональні операції, топологічні будови, аналітичні та моделюючі операції, аналіз та побудова поверхонь з складу функцій "Full GIS" практично не реалізовані на персональних комп'ютерах. Ці функції у WINDOWS-ТЕХНОЛОГІЇ ГІС реалізовуються тільки включенням у програмні пакети системи додаткових програмних засобів ( програм обробки даних геодезичних зйомок, побудови тривимірних нитяних і світлотіньових зображень і т. ін.).

При використанні ГІС необхідно враховувати, що цілі класи настільних ГІС-технологій мають жорстку прив'язку до типу ПЕОМ, і, навіть на спеціалізовані копм'ютери, і не можуть бути використані тому, що комп'ютери фірми IBM PC більш поширені.

На теперішній початковій стадії переходу обробки геологічних матеріалів від "ручних" методів до комп'ютерних ГІС-технологій з використанням ПЕОМ та комерційних програмних пакетів ГІС, доцільна орієнтація на "Desktor Mapping System" або WlNDOWS-технолопї ГІС. Це пов'язано з такими факторами:

- об'єм комп'ютерних баз даних фактографічних і картографічних матеріалів незначний та і існують вони тільки в окремих підприємствах і організаціях;

- прикладні еколого-геологічні задачі у більшості випадків не вимагають використання повноти функцій ГІС і тільки визначаються загальні контури використання складних функцій для найбільш трудомістких задач, а інтерпретація матеріалів дистанційного зондування Землі знаходиться у стадії розробки.