Зацерковний В.І. та ін. ГІС та бази даних. І бази даних
 Скачать 31.1 Mb.
|
|
"ГІС – це особливий випадок інформаційної системи, де база да- них складається зі спостережень за просторово розподіленими яви- щами, процесами або подіями, які можуть бути визначені точкою, лінією або полігоном (контуром)" [Clarce K. C. Geographic information systems: defi nitions and prospects / K. C. Clarce // Bull. Geogr. and Map Div. Spec. Libr. Assoc. – 1985. – № 142. – Pp. 12–17]. "ГІС – це динамічно організована множина даних (динамічна база даних або банк даних), поєднана з множиною моделей, реалізованих на ЕОМ для розрахункових, графічних і картографічних перетворень цих даних у просторову інформацію з метою задоволення специфічних потреб певних користувачів у межах структури точно визначених концепції і технологій" [Degani A. Methodological observation on the state of geocartographic analisis in the context of automated spatial information systems / A. Degani. – Map Data Process. – Proc. NATO Adv. Study Inst. Maratea, June 18–29, 1979, Acad. Press. 1980. – Pp. 207–220]. "ГІС – це система, що складається з людей, а також технічних і організаційних засобів, які здійснюють збір, передачу, введення й обробку даних з метою вироблення інформації, зручної для подальшого використання в географічному дослідженні і для її практичного застосування" [Konecny M. Geograflcke informacni systemy / M. Konecny // Folia prirodoved. fak. UJEP v Brne. – 1985. – T. 26, № 13. – 196 s.] "ГІС – це апаратно-програмний людино-машинний комплекс, який забезпечує збір, обробку, відображення та поширення просторо- во-координованих даних, інтеграцію даних і знань про території для їх ефективного використання при вирішенні наукових і прикладних географічних задач, пов’язаних з інвентаризацією, аналізом, моделю- ванням, прогнозуванням й управлінням навколишнього середовища та територіальною організацією суспільства" [Кошкарев А. В. Картогра- фия и геоинформатика: пути взаимодействия / А. В. Кошкарев // Изв. АН СССР. Сер. геогр. – 1990. – № 1. – С. 32]. "ГІС – це така система, до складу якої входять компоненти для збору, передачі, збереження, обробки й видачі інформації про території" [Langeforce В. Theoretical Analisis of Information Systems / В. Langeforce. – Lund, 1966]. "ГІС – це система, що включає базу даних, апаратуру, спеціалі- зоване математичне забезпечення і пакети програм, призначених для розширення бази даних, для маніпулювання даними, їх візуалізації у 40 вигляді карт або таблиць і, врешті-решт, для прийняття рішень про той або інший варіант господарської діяльності" [Lillesand T. M. Remote sessing and image interpretation / T. M. Lillesand, R. W. Liefer. – N. Y. : John Willey and Sons, 1987. – 722 p.]. "ГІС – це система, спроектована для збору, збереження, маніпу- лювання, пошуку й відображення географічно визначених даних" [MacDonald C. L. Appied computer graphics in a geographic information system: problems and successes / C. L. MacDonald, I. К. Grain // Computer graphics and application. – 1985. – Vol. 5, № 10. – Pp. 34–39]. "ГІС – це система, яка маніпулює і керує даними, що збері- гаються у вигляді тематичних шарів, географічно визначених щодо картоснови" [Reisinger T. W. A map-based decision support system for operational planning of timber harvests / T. W. Reisinger, C. J. Davis // Winter Meet. Amer. Soc. Arg. Eng., Ayatt Regency (Chicago, 1985, – December 17– 20, Paper № 1604. – St. Joseph : ASAE, 1985. – 12 p.]. "ГІС – це науково-технічні комплекси автоматизованого збору, систематизації, переробки та представлення (видачі) геоінформації у новій якості за умови приросту знань про досліджувані просторові системи" [Сербенюк С. Н. Картография и геоинформатика – их взаимо- действие / С. Н. Сербенюк. – М., 1990. – 159 с.]. "ГІС – це просторово визначена система для збору, збереження, пошуку та маніпулювання даними". "ГІС – це засіб аналізу й управління просторово визначеними даними" [Star J. L. Geographic information systems: question to ask before it’s to late – Mashine Processing of Remotely ensed Data with Special emphasis on Thematic Mapper Data and Geographic Information Systems / J. L. Star, M. J. Cosentino, T. W. Foresman. – 1984. – Рр. 194–197]. "ГІС – це інтерактивні системи, які здатні реалізувати збір, систематизацію, збереження, обробку, оцінку, відображення й поши- рення даних і є засобом отримання на їх основі нової інформації та знань про просторово-часові явища" [Тикунов B. C. Современные сред- ства исследования системы "общество – природная среда" / B. C. Тикунов // Известия Всесоюзн. географич. Общества. – 1989. – Т. 121. – Вып. 4. – С. 299–306]. "ГІС – це реалізоване за допомогою автоматичних засобів (ЕОМ) сховище системи знань про територіальний аспект взаємодії природи й суспільства, а також програмного забезпечення, яке моделює функції пошуку, введення, моделювання тощо" [Трофимов A. M. Геоинформацион- ные системы и проблемы управления окружающей средой / A. M. Трофи- мов, М. В. Панасюк. – Казань : Казанский ун-т, 1984. – 142 с.]. "ГІС – це інформаційна система, яка може забезпечити введення, маніпулювання й аналіз географічно визначених даних для підтримки 41 прийняття рішень" [Vitek J. D. Accuracy in geographoc information systems: an assessment of inherent and operational errors. J. D. Vitek, St. J. Walsh, M. S. Gregory // Record 9th Symp. Spat. Technol. Remote Sens. Today and Tomorrow. Sioux Falls, S. D., 2–4 Oct. 1984. – Proc. Liver Spring, 1984. – Рp. 296–302]. Найбільш повне визначення, запропоновано фахівцями Інституту дослідження систем навколишнього середовища (ESRI) у посібнику ко- ристувача системи ARC / INFO: "Географічна інформаційна система – це організований набір апаратних і програмних засобів, географічних даних і персоналу, призначений для ефективного отримання, збере- ження, відновлення, обробки, аналізу й одержання зображення всіх видів географічно прив’язаної інформації. За допомогою ГІС можуть бути виконані реальні складні просторові операції, які за інших умов були б дуже складними, тривалими в часі або непрактичними" [Understanding GIS, 1997]. Отже, розробниками ARC / INFO підкреслюється унікальність ГІС як потужного інструменту для просторового аналізу. Як відзначає Nicholas Chrisman, одне із загальних визначень ГІС було прийнято в результаті консенсусу 30 фахівців: "Географічна інформаційна система – система обладнання, програмного забезпечення, даних, лю- дей, організацій та інститутських домовленостей для збору, збережен- ня, аналізу й поширення інформації про території Землі". Як бачимо, крім апаратного, програмного та інформаційного забезпечення, надається значення й організаційному аспекту ГІС. Аналіз вищезазначених визначень дозволяє стверджувати, що від- мінності між ними не є істотними. Виділимо головне, що притаманне майже для всіх визначень ГІС: – по-перше, ГІС – це складна багатофункціональна структура, якій характерна внутрішня організація, емерджентність і яка діє як одне ціле; – по-друге, ГІС – це ІС, тобто система обробки даних, яка володіє засобами накопичення, збереження, поновлення, пошуку та видачі даних; – по-третє, ГІС здатна опрацьовувати просторову (просторово- розподілену, просторово-координовану, позиційну) інформацію; – по-четверте, ГІС має у своєму арсеналі специфічні засоби аналізу й моделювання просторових даних. Отже, можна запропонувати таке визначення ГІС: "Геоінформаційна система (ГІС) – це система апаратно-програмних засобів і алгоритміч- них процедур, що створена для цифрової підтримки, поповнення, управ- ління, маніпулювання, аналізу, математико-картографічного моделю- вання й образного відображення географічно координованих даних". Сполучним елементом для всіх сфер застосування ГІС у різних га- лузях є відношення інформації до простору. Це відношення проявляється 42 в можливості виконання користувачем просторових запитів. Відношення до простору полягає в можливості маніпуляцій дво- і тривимірними коор- динатами, отриманими прямим виміром (первинна метрика), або на основі певної семантичної залежності від інших показників (вторинна метрика). Технологічно, історично та "генетично" геоінформатика форму- валася і продовжує розвиватися в оточенні суміжних наук і технологій, предметно і методично родинних їй (рис. 1.10) і на їх інтеграції. Рис. 1.10. Зв’язок ГІС з іншими дисциплінами Так, наприклад, геодезія забезпечує створення та ведення єдиної те- риторіальної координатно-часової системи, здійснення вимірів геометрич- них параметрів геопростору й об’єктів, що знаходяться в ньому, розмі- щення в геопросторі та монтаж по координатах нових об’єктів будівницт- ва і технологічного устаткування, здійснення навігації людей і транспорту по території, контроль просторового стану інженерних споруд та інших об’єктів у процесі їх експлуатації і ще цілу низку робіт. Геодезичні процеси здійснюються безпосередньо на об’єктах діяльності, пов’язані з розміщенням і переміщенням виконавців на території розташування цих об’єктів, тобто з польовими роботами. Результатом геодезичних робіт є просторово-координована інфор- мація у вигляді координат точок, складальних оригіналів топографічних карт і планів території різної точності та детальності в аналоговій і цифровій формах. Дистанційне зондування забезпечує одержання просторово-коорди- нованої інформації про навколишній простір шляхом дистанційного 43 знімання території і об’єктів, що знаходяться на ній з носіїв аерокосміч- ного базування й наступної обробки одержаних даних. Більшість процесів дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) здійсню- ється в камеральних умовах, ґрунтується на координатно-часовій системі, створеній у процесі геодезичних робіт, і на методах комп’ютерної обробки просторових даних. Результатом ДЗЗ також є просторово-координована інформація у вигляді координат точок, складальних оригіналів карт і пла- нів території різної точності та детальності в аналоговій і цифровій формах. Картографія забезпечує складання і створення видавничих оригіна- лів, тиражування карт, планів, атласів різного змісту, призначення, точності, детальності в аналоговій і цифровій формах. Картографічні процеси здійснюються в камеральних умовах пере- важно шляхом комп’ютерної обробки просторово-координованих даних, одержаних у процесі геодезичних робіт, ДЗЗ і цифрування карт. ГІС – забезпечують вивчення, аналіз і моделювання навколишнього світу в просторовому аспекті, оцінку його стану та динаміки, прогнозу- вання розвитку ситуації, вироблення просторових рішень на основі переробки просторово-координованої інформації. Геоінформаційні процеси здійснюються в камеральних умовах шляхом комп’ютерної обробки просторово-координованих даних. Результатом геоінформаційної обробки є моделі геопростору різного призначення, предметного змісту, точності та детальності, аналітичні характеристики геопростору, просторові рішення для планування й управ- ління територіями і функціонуючими на них об’єктами життєдіяльності людини, а також для використання природних ресурсів і об’єктів. Отже, можна зробити висновок, що ГІС – результат інтеграції пара- лельного розвитку багатьох наукових дисциплін з обробки просторових даних. Основними складовими геоінформатики є: 1. Загальна геоінформатика. 2. Прикладна геоінформатика. 3. Спеціальна геоінформатика. Загальна геоінформатика – розділ геоінформатики, що вивчає загальні властивості просторової інформації без конкретизації її зміс- ту, займається дослідженням і розробкою наукових засад, концепцій, узагальненим аналізом безвідносно до її прикладного характеру. Як загальна інформатика вивчає загальні та універсальні властивос- ті інформації, а не специфічні для конкретної предметної галузі, так і загальна геоінформатика вивчає загальні властивості просторової інфор- мації, незалежно від її конкретного змісту. Як для загальної інформатики існують специфічні гілки, що розвива- ються на її перетинах із конкретними предметними галузями та науковими 44 дисциплінами, так і в геоінформатиці можна вести мову про існування або можливість появи специфічних гілок – геологічної, археологічної, істо- ричної, екологічної геоінформатики, геоінформатики транспорту тощо. Прикладна геоінформатика – розділ геоінформатики, що вивчає практичні методи робіт з ГІС і ГІТ. Спеціальна геоінформатика – розділ геоінформатики, що слугує основою для аналізу систем і методів обробки просторових даних. Геоінформаційні технології (ГІТ) – сукупність методів і прийомів практичного використання досягнень геоінформатики для маніпулю- вання просторовими даними, їх подання й аналізу. 1.8. Галузі застосування ГІС За розрахунками фахівців MapInfo, від 70 % до 90 % інформації, з якою зіштовхується пересічна людина у своєму повсякденному житті, має територіальну (просторову) прив’язку і її обсяг, як свідчить практика, експоненційно зростає. Тому назвати всі галузі застосування ГІС досить складно, головні з них: – теоретичні й експериментальні дослідження в галузях розвитку наукових і методичних основ геоінформатики; – розробка технічних засобів збору, реєстрації, збереження, передачі й обробки просторової інформації з використанням обчислювальної техніки; – створення ГІС різного призначення й типу (довідкові, аналітичні, експертні тощо), просторового охоплення і тематичного змісту; – розробка та створення баз і банків даних у різних галузях і пред- метних сферах, а також систем керування базами просторових даних; – розробка баз знань у різних галузях; – розробка математичних методів, математичного, інформаційного, лінгвістичного та програмного забезпечення для ГІС; – розробка й удосконалення геоінформаційного картографування та інших видів геомоделювання; – застосування системних підходів до аналізу багаторівневої і різноманітної геоінформації; – розробка комп’ютерних геозображень нових видів і типів, аніма- ційних, мультимедійних, віртуальних та інших електронних продуктів; – розробка та вдосконалення інфраструктури просторових даних, методів і технології збереження й використання геоінформації на основі розподілених баз даних і знань; – застосування телекомунікаційних систем збору, аналізу, обробки і поширення просторово-часової геоінформації; 45 – взаємодія геоінформатики, картографії й аерокосмічного зонду- вання. Значення наукових і технічних проблем геоінформатики полягає в забезпеченні інформацією, контролі й підтримці прийняття управлінських рішень у сферах планування та проектування, досліджень у науках про Землю та суміжних з ними соціально-економічних науках, у розвитку ос- віти й культури, збереженні екологічної рівноваги, попередження виник- нення надзвичайних ситуацій, забезпеченні обороноздатності країни тощо. Від географії ГІС успадкували принципи та методи картографічного відображення простору, зокрема принципи просторової локалізації будь- якої інформації, яка надходить і зберігається в ГІС. Це служить кон- цептуальною основою для інтеграції будь-яких баз даних, накопичених у будь-яких сферах людської діяльності, оскільки всі дані можуть бути "прив’язані" до найбільш природної та зрозумілої для людини системи відліку – координат на поверхні Землі. Крім того, застосування принципів картографічного аналізу та моде- лювання дозволяє найбільш ефективно виявляти просторові географічні закономірності, зв’язки і тенденції. З іншого боку, загальні методи інфор- матики формують для ГІС єдину технологічну основу (системний підхід, спільні для багатьох інформаційних технологій формати і структури даних, методи управління даними, глобальні засоби комунікації, спільну інформаційну структуру). Також технології автоматики дозволяють авто- матизувати процес збору, збереження й опрацювання просторових даних. Таке поєднання підходів до опису, відображення й аналізу об’єктів і явищ реального світу і визначає надзвичайно швидкий розвиток ГІТ у всіх сферах життєдіяльності людини та їх здатність виконувати інтегру- ючу роль у постановці та вирішенні глобальних проблем інформатизації суспільства. Ще 20–25 років тому вчені прогнозували, що ХХІ століття стане епохою біології. Однак сьогодні в науковому світі переважає думка, що в найближчі десятиліття на трон "цариці наук" може сісти геоінформатика. ГІС ефективні в усіх галузях, де здійснюються облік й управління територією та об’єктами на ній. Ці системи виявилися надзвичайно ефек- тивними для розв’язку задач управління і планування, які зустрічаються в будь-якій сфері діяльності людини, від цивільного будівництва до моні- торингу навколишнього середовища та різноманітних науково-практич- них досліджень. ГІС використовують для вивчення як природних, так і антропогенних явищ. Зокрема, для вирішення задач міського планування необхідне глибоке розуміння зв’язку між розселенням і такими елемен- тами інфраструктури, як дорожні розв’язки, школи, лікарні, пости міліції тощо. В той же час предметом вивчення геоморфології, ґрунтознавства, екології та інших наук є природні об’єкти і явища (наприклад, гірські 46 породи, розподіл ґрунтів і рух тектонічних плит). ГІС використовують і для спільного дослідження антропогенних і природних явищ, зокрема для вив- чення антропогенного впливу на природне середовище при будівництві великих промислових об’єктів. Можна також згадати такі галузі застосу- вання ГІС, як аналіз здійсненності проектних рішень (наприклад, оцінка придатності ділянки для будівництва), моделювання ерозії ґрунтів тощо. ГІС – це технологія, яка дозволяє розкрити всі грані інформації, укладеної в простих табличних адресах, а також в інших даних, які опи- сують розташування (коди поштового індексу, коди області або району, широту і довготу) просторового об’єкта. ГІС підтримує управління дани- ми, аналіз і прийняття рішень, створюючи, таким чином, основу, на якій дані записів по рахунках, демографічні відомості про покупців, торгова статистика можуть бути об’єднані з просторовими (картографічними) да- ними, щоб надати новий зміст місцю розташування об’єкта. Тому карти можуть використовуватися для організації запитів з бази даних, або база даних використовується для створення карт та інших наочних зображень. Таким чином, ГІС утворює основу для потужної системи спосте- реження за ресурсами, процесами, явищами, подіями, яка використовує просторово-координатну прив’язку (позиціонування) – найбільш важли- вий фактор для будь-якого виду діяльності. Але в роботі з ГІС існують і певні складності, наприклад, велика залежність від вихідних геоданих, їх точності та чіткості перенесення в ГІС. Вадою може бути і певна складність аналізу об’єктів, хоча ця проблема вирішується за допомогою підключення додаткових модулів і настроюванням системи під конкретні проблеми. Найбільш складні технологічні рішення включають у себе експерт- ну підтримку. ГІС дають можливість використовувати для введення інформації та її оновлення сучасні електронні засоби геодезії й системи глобального по- зиціонування (GPS), тобто дають можливість отримання точної, актуаль- ної та достовірної інформації. Наприклад, усі зміни в рельєфі можуть швидко передаватися в ГІС, а це надасть можливість з максимальним на- ближенням виконувати певні прогнози й приймати обґрунтовані рішення. Сучасні тенденції еволюції програмного і технічного забезпечення ГІС змусили різко змінити політику та ідеологію їх подальшого розвитку. Ці тенденції в галузі ГІТ передусім призвели до різкого розширення ринку користувачів за рахунок сфер і фахівців, колись "далеких" від ГІС. Зручність й широкі можливості ГІТ, гостра потреба обміну інформа- цією привернули увагу фахівців багатьох сфер виробництва й управління, які переступили поріг можливостей аналізу даних без їх конкретної наоч- ної прив’язки до об’єктів. Візуалізація даних, оперування просторовими 47 категоріями, потужні аналітичні можливості просторового моделювання, повноцінна робота зі стандартними СКБД – це лише окремі потужні риси ГІС, що, безперечно, вплинули на стрімке зростання прихильників цієї технології. У свою чергу, багато компаній-розробників програмних засобів у галузі ГІС стали орієнтуватися на різноманітні за своїми потребами та рівнями підготовки користувачів, поставляючи на ринок різнопланові варіанти геоінформаційних пакетів. |