8.4. Географические информационные системы и интеллектуальные технологии

8.4.1. Географические информационные системы (гис) Определение гис

Географическая информационная система — это программно-аппа- Р™ ратный комплекс, осуществляющий сбор, отображение, обработку, _; анализ и распространение информации о пространственно распределен- , ных объектах и явлениях на основе электронных карт, связанных с ними I баз данных и сопутствующих материалов.

ГИС предназначены для решения разнообразных задач:

создание высококачественной картографической про- дукции;

связывание графических объектов с информацией в базах данных;

представление данных в виде карт, диаграмм, графиков, схем;

анализ пространственных данных, моделирование обста- новки;

поддержка принятия управленческих и оперативных ре- шений;

интегрирование данных из разных источников инфор- мации;

взаимодействие с другими информационными системами и технологиями.

Карты, созданные с помощью ГИС, можно назвать карта- ми нового поколения. На карты ГИС можно нанести не только географические, но и статистические, демографические, тех- нические и многие другие виды данных и применять к ним разнообразные аналитические операции. ГИС обладает уни- кальной способностью выявлять скрытые взаимосвязи и тен- денции, которые трудно или невозможно заметить, используя привычные бумажные карты. Можно видеть новый, качест- венный смысл данных, а не механический набор отдельных деталей.

Электронную карту в ГИС можно рассматривать как мно- гокомпонентную модель реальности. Основными целями ее создания являются:

графическая коммуникация пространственных отноше- ний и распределений;

улучшение возможности анализа, обработки и отображе- ния геоинформационных данных;

визуальное отображение цифровых моделей скрытых связей и явлений;

автоматизация отображения и картографического анали- за в системах управления; исследование объектов, явлений и процессов с учетом динамики их развития и возможного ис- пользования;

получение аналитических решений в графическом виде в режимах реального и разделенного времени.

Электронная карта, созданная в ГИС, поддерживается мощным арсеналом аналитических средств, богатым инстру- ментарием создания и редактирования объектов, а также база- ми данных, специализированными устройствами сканирова- ния, печати и другими техническими решениями, средствами Интернет — и даже космическими снимками и информацией со спутников. ГИС отцифровывает информацию о картах или представлениях в виде карт, интегрирует ее с другой информа- цией в базе данных и использует комбинированную информа- цию для планирования, решения задач и принятия решений. Система поддерживает централизованную графическую базу данных с информацией о каждом объекте, за который ответст- венен центральный управляющий орган. Представление ГИС, например, делает возможным для менеджеров, консультантов и покупателей рассматривать и анализировать данные на циф- ровых картах.

Таким образом, географические информационные системы являются компьютерными системами для сбора, хранения, проверки, интеграции, манипуляции и представления данных с использованием цифровых карт.

Отличительной характеристикой ГИС является то, что каждый \

зарегистрированный или цифровой объект имеет идентифицируемое |

местоположение. При интеграции карт с пространственно ориентире- \

ванными базами данных (называемой «геокодирование») пользователи \

могут увеличить свою производительность и качество решений. ГИС \

может обеспечивать доступ к таким видам информации, которые не- | доступны в других случаях.

Разработаны разнообразные компьютерные системы и от- дельные программы, которые принято относить к ГИС. Самые компактные помещаются на дискетах и заменяют обычные пе- чатные городские справочные издания. На них можно про- сматривать и искать информацию, но нельзя помещать свою. С другой стороны, если необходимо решать профессиональ- ные задачи, требующие применения картографических знаний и технологий, то имеются мощные специализированные рабо- чие станции и комплексы. Если необходимо полноценно и ин- терактивно работать с картами, не приобретая картографиче- ского образования и разумно вкладывая средства, то лучшим решением будет выбрать ГИС, спроектированную для нужд обычного пользователя и снабженную привычным графиче- ским интерфейсом. Такие ГИС удачно сочетают мощь и про- стоту в использовании. Кроме многофункциональных ГИС есть также узкоспециальные, которые применяются в отдельных областях деятельности и требуют соответствующего оборудо- вания и методов обработки данных.

Данные для ГИС могут формироваться как в самой систе- ме, так и извне. Эти данные доступны из широкого разнообра- зия источников. Не все данные доступны в любом формате, хотя большинство ГИС могут их импортировать или преобразовывать. Выбор данных зависит от задачи и финансовых воз- можностей. Данные могут быть использованы из различных источников — базы данных организации, Интернет, коммер- ческие базы данных и т.д.

Диапазон программного обеспечения ГИС весьма широк: от простых компьютеризованных картографических систем до программного инструментария систем поддержки решений на уровне предприятия. Программное обеспечение ГИС обеспе- чивает функции и средства, необходимые для хранения, ана- лиза и представления географической информации. Наиболее широко используемые программы ГИС — Maplnfo, Arc/Info (ESRI), AutoCad Map, Autodesk и др. Следует помнить, что программы имеют свою специфику: если необходима недоро- гая и несложная в применении программа — Maplnfo будет наиболее приемлемой, поскольку она проста в работе и под- держивает многие особенности ГИС. Arc/Info пригодится для более специфического и дорогостоящего анализа, а для тех, кто уже использует AutoCad и хочет использовать ГИС — AutoCad Map может быть лучшим вариантом.

Очевидно, что необходимость высококачественного ото- бражения, высокой скорости вычислений и поиска привела к тому, что большинство ранних реализаций ГИС были разрабо- таны для мейнфреймов, а позже — для рабочих станций Unix. Однако в конце 90-х годов были разработаны мощные реализа- ции ГИС для ПК. В США многие ранние ГИС были реализо- ваны в университетах, правительственных учреждениях и для военных нужд.

К преимуществам ГИС можно отнести следующие возмож- ности:

можно формировать качественно новые решения, ис- пользуя пространственный анализ данных;

для отображения на карте используются данные в при- вычных форматах и стандартные технологии СУБД, не тре- бующие дополнительного обучения;

можно быстро оценить большие объемы данных, быстро формировать сценарии развития событий и использовать ин- формацию, которую ранее не могли или не знали как при- менить;

можно наглядно отражать (в том числе и в реальном вре- мени) самые разные процессы, такие как передвижение транс- портных средств или избирательная активность населения;

картографическое представление может придать доку- ментам и отчетам наглядность независимо от объема и слож- ности данных;

• ГИС и отдельные функции легко интегрируются с други- ми программами, что позволяет быстро и недорого создавать программно-технические решения для специальных задач. Та- кие решения можно потом тиражировать и тем самым окупать затраты.

Доходы от внедрения ГИС, в частности в США, растут воз- растающими темпами (в соответствии с отчетом «Рынки гео- графических технологий», представленным GIS World Inc. [142]). Информация, представляемая в виде карт, используется тысячами организаций, поэтому ГИС имеет много приложе- ний. О применениях ГИС в системах поддержки решений (СПР, или DSS) можно посмотреть в работе Н. Bidgoli [97].

ГИС и поддержка решений

ГИС обеспечивают пользователя крайне полезной инфор- мацией в ранее недоступных объемах. Эта информация может быть проанализирована при принятии решений. Ее графиче- ский формат делает более легким и удобным визуальное вос- приятие данных менеджерами. В отличие от обычной бумаж- ной карты электронная карта, созданная в ГИС, содержит скрытую информацию, которую можно «активизировать» по необходимости. Эта информация организуется в виде слоев, которые можно назвать тематическими, потому что каждый слой состоит из данных на определенную тему. Например, ес- ли вы изучаете определенную территорию, то один слой карты может содержать данные о дорогах, второй — о водоемах, тре- тий — о проживающем там населении, четвертый — о больни- цах и т.д. Можно просматривать каждый слой-карту отдельно или совмещать сразу несколько слоев, выбирая нужную ин- формацию из различных слоев и выводя ее на карту. Можно также моделировать различные ситуации, всякий раз получая изображения в соответствии с поставленной задачей, причем без необходимости создавать новую карту. Из широкого круга вопросов, на которые ГИС может дать ответ, можно выделить следующие: что находится на... ? где находится... ? что измени- лось... ? что, если... ?

Преимущества карт, созданных в ГИС, очевидны: можно работать с широким спектром данных и помещать их на карту; можно проводить анализ данных и моделировать различные сценарии решений, что поможет избежать ошибки; можно ви- деть результат в наглядной, а значит, в более понятной форме; карты ГИС интерактивны, т. е. можно вводить и изменять дан- ные без необходимости всякий раз составлять новые карты.